Voortstuwingssystemen

Voortstuwingssystemen zijn systemen die kracht leveren om een voertuig voort te bewegen door energie om te zetten in stuwkracht. Ze worden toegepast op schepen, vliegtuigen, auto’s en ruimtevaartuigen. Een typisch systeem omvat een energiebron, een aandrijf- of omzettingsmechanisme en een stuwmiddel of uitlaat die de beweging mogelijk maakt. De keuze voor een systeem hangt af van vereisten zoals snelheid, afstand, gewicht, emissies en kosten.

Hoofdtypen omvatten mechanische voortstuwing, elektrische voortstuwing en chemische voortstuwing. Mechanische voortstuwing omvat verbrandingsmotoren en turbines die via een draaivermogen een schroef of propeller aandrijven; dit is gangbaar bij schepen en vliegtuigen (dieselmotoren, gasturbines, turboprops, turbojets en turbofans). Elektrische voortstuwing gebruikt elektromotoren die worden gevoed door generatoren of batterijen; toegepast in schepen, sommige vliegtuigen en railtoepassingen, en in ontwikkeling voor elektrische vliegtuigen.

Chemische voortstuwing verwijst meestal naar raketmotoren, die energie uit chemische reacties leveren om stuwkracht te genereren. Ze bestaan uit vloeistof- en vastebrandstofmotoren en worden gebruikt voor ruimtevaart, satellietpositionering en ballistische missies. In ruimtevaart zien we ook hybride systemen die chemische en elektrische concepten combineren. Daarnaast bestaan er alternatieve brandstoffen en hybride aandrijvingen die gericht zijn op vermindering van emissies, zoals waterstofbrandstofcellen en LNG- of ammonia-brandstofsystemen in schepen.

Belangrijke ontwerpknelpunten zijn efficiëntie, stuwkracht versus gewicht, betrouwbaarheid en onderhoud, alsook milieu-impact en kosten. Specific impulse en thrust-to-weight ratio zijn belangrijke maatstaven in raketten en vliegtuigen, terwijl in scheepvaart en landgebonden systemen emissies en geluidsniveaus een grotere rol spelen. De ontwikkelingen richten zich op elektrificatie, duurzame brandstoffen en geïntegreerde aandrijflijnen.