Staustrahlantriebe mit Überschalldurchströmung (engl. Scramjet = Supersonic Combustion Ramjet) sind im Flugmachzahlbereich oberhalb etwa Ma = 6 denen mit Unterschalldurchströmung vorzuziehen, da sie ab hier den höheren spezifischen Impuls besitzen.
Die Entwicklung eines Hyperschallfluggerätes mit einer Überschallbrennkammer und entsprechenden Brennstoff-Einblaselementen ist mit weitreichenden Technologieproblemen verbunden und stellt eine große Herausforderung dar. Eine Entwicklung zum flugfähigen Gerät ist um so zielstrebiger möglich, je besser die Gesetzmäßigkeiten der den Triebwerksprozess steuernden Einzelvorgänge bekannt sind. Die wesentlichen Probleme dabei sind die verlustarme Einbringung des Wasserstoffs in die Überschallströmung, die effiziente Vermischung und die sich anschließende stabile und möglichst vollständige Verbrennung innerhalb einer Verweilzeit des Brennstoffs in der Brennkammer von nur wenigen Millisekunden.
Eine ganz wesentliche Voraussetzung zur Entwicklung zukünftiger Überschall-Antriebskonzepte sind theoretische Modelle zur Beschreibung der physikalischen und chemischen Prozesse in Überschallströmungen. Diese Modelle basieren auf der Lösung der Navier-Stokes-Gleichung, die hinsichtlich der Beschreibung der zugrunde liegenden chemischen Reaktionen weiterentwickelt werden müssen. Darüber hinaus müssen zuverlässige Modelle nicht nur die chemischen Reaktionen, sondern auch noch die komplexe Wechselwirkung zwischen Reaktion, Konvektion, Diffusion und der Turbulenz richtig beschreiben.
Diese experimentellen Daten können durch moderne laseroptische Messmethoden, wie z.B. der Laser Induzierten Fluoreszenz (LIF), der Spontanen Ramanstreuung (SPS) oder der Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS) hochaufgelöst und berührungslos gewonnen werden.
Hierbei werden die Arbeiten auf dem Gebiet der Überschall-Antriebstechnologie eng mit europäischen Partnern zusammen durchgeführt.
In einer deutsch-französischen Kooperation mit der ONERA ist arbeitsteilig ein Programm zum Entwurf eines luftatmenden Hochgeschwindigkeitsantriebes vereinbart. In mehreren Arbeitsgruppen werden grundlegende Untersuchungen und Modellierungen der Aerothermochemie, der Code-Entwicklung und der Validierung geleistet. Weiterhin werden konzeptionelle Entwürfe von Ramjet-Komponenten (Einlauf, Brennkammer, Brennstoff-Injektoren, Düse) erarbeitet. Die Boden- und Flugleistungen eines luftatmenden Antriebs sollen durch die Anwendung eines generischen Versuchsfahrzeugs für den Machzahlbereich zwischen 4 und 8 sowie die Bewertung der Fluginstrumentierung und der Messtechniken belastbar festgestellt werden.
So ist innerhalb eines INTAS-Projektes eine Kooperation mit dem General Physics Institute (TsAGI) der Akademie der Wissenschaften in Moskau vereinbart, bei der die laseroptische H2- und H2O-CARS-Meßtechnik an Überschallflammen weiterentwickelt werden wird.
Diese Kooperationen zielen darauf ab, Freiflugexperimente zur Demonstration der erarbeiteten Technologien im nationalen und europäischen Rahmen durchzuführen.