[Als PDF betrachten] Hybridmotoren
Aufbau

Ein Hybrid-Motor besteht prinzipiell aus mindestens vier Teilen: dem Tank, dem Injektor (d.h. der Einspritzkopf), der Brennkammer und der Düse.



Den größten Unterschied zu einem Feststoffmotor stellt wohl der Tank dar. Während bei einem Feststoffmotor keiner der beiden Antriebsstoffe transportiert werden muss, denn sie lagern ja bereits zum Zeitpunkt des Abbrandes in der Brennkammer, ist es bei einem Hybriden hingegen notwendig den flüssigen Teil getrennt aufzubewahren und erst während des Betriebs der Brennkammer kontinuierlich zuzuführen. Alle im Modellbau kommerziell erhältlichen Hybrid-Systeme lagern in ihrem Tank flüssiges Distickstoffmonoxid (techn. Lachgas bzw. N2O). Flüssiges Lachgas bietet den Vorteil, dass man seinen Eigendruck von ca. 50 bar (bei Zimmertemperatur) zur Förderung in die Brennkammer nutzen kann. Andere Oxidatoren (Ausnahme z.B. Sauerstoff) bedürfen hierbei meist einer externen Druckbeaufschlagung wodurch ein weiterer Drucktank notwendig wird. Des Weiteren ist Lachgas einer der wenigen Oxidatoren, die für Modellbauer ohne größere Hürden erwerblich und auch handhabbar sind.

Direkt an den Oxidator-Tank angeschlossen stellt der Injektor die Verbindung zur Brennkammer dar. Wer jedoch meint dieser Teil des Motors sei nicht der Erwähnung wert der irrt, hat der Injektor doch als Aufgabe den Oxidatorstrom erst im Moment der Motorenzündung frei zu geben und durch seine Form für eine best mögliche Verteilung des Oxidators im Brennkammerraum zu sorgen. Wie der Injektor ersteres bewerkstelligt hängt vom Hybrid-System ab und wird hier an späterer Stelle näher erläutert. Wie sehr die Gesamtleistung des Motors auch von der Form des Injektors abhängt zeigt sich schön bei dem von der Firma RATTWorks vertriebenen System. Hier wird der spezifische Impuls eines K240 Motors durch Ersetzen des Standard-Injektors durch einen speziell angepassten Injektors von 145 Sekunden auf 205 Sekunden gesteigert.

Auf den Injektor folgt die Brennkammer. In ihr lagert bereits der feste Treibstoff, was im Falle der kommerziellen Hybrid-Systeme meist ein Kunststoff (PMMA (Acrylglas), PE, PP, PB oder auch PVC) ist. Während bei Feststoffmotoren der Treibstoff normalerweise selbst in einer Phenolharz- oder auch Papp-Hülse lagert, die als Hitzeschild für die aus einer Aluminiumlegierung bestehende Brennkammerwand gegenüber der im Inneren herrschenden Temperatur gedacht ist, fehlt diese in Hybridmotoren gänzlich. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass eine Verbrennung nur dort statt finden kann wo Treibstoff und Oxidator direkt auf einander treffen, was bei Feststoff-Motoren jede für die Abbrand-Flamme erreichbare Oberfläche bedeutet wo hingegen bei Hybriden ein direkter Kontakt der beiden reagierenden Stoffe, gelenkt durch den Injektor, nur an der Innenwandung des Treibstoffblocks statt findet. Nach außen, also Richtung Brennkammerwand dient der Treibstoff dann selbst noch als Isolator, da er die Hitzestrahlung nur allmählich durch lässt. Dies ist für die maximal 12 Sekunden brennenden Motoren vollkommen ausreichend.

Abgeschlossen wird die Brennkammer durch die Expansionsdüse, die, wie in jedem anderen Raketenmotor auch, für die eigentliche Schuberzeugung zuständig ist. Je nach Hybridsystem kommen hier Stoffe wie Graphit, Stahl oder auch Bakelit zum Einsatz, je nach System muss diese jedoch vor jedem Start ersetzt werden.