Uni an transregionalem Sonderforschungsbereich SFB/TR 40 beteiligt >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Zukünftige Raumtransportsysteme

Raketenbrennkammer, Schubdüse und Heckbereich sind bei raketenbetriebenen Raumtransportsystemen extrem hohen Belastungen und Temperaturen ausgesetzt. Ihre Verbesserung ist eines der Ziele des neuen, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereichs/Transregio (SFB/TR) 40. Der SFB/TR mit dem Titel „Technologische Grundlagen für den Entwurf thermisch und mechanisch hoch belasteter Komponenten zukünftiger Raumtransportsysteme“ wird in Kooperation zwischen den Universitäten Aachen, Braunschweig, München und Stuttgart betrieben.

Direkte numerische Simulation der Kühlluftausblasung (Effusionskühlung). Das linke Bild zeigt zwei Reihen von Ausblasungen,
die hintereinander in Reihe liegen, während im rechten Bild die Löcher zueinander versetzt angeordnet sind.
(Grafik: Institut für Aerodynamik und Gasdynamik)

Das Forschungsvorhaben baut auf die hervorragende Zusammenarbeit der Universitäten und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Bereich der Raumtransportsysteme auf, die durch mehrere vorausgegangene Sonderforschungsbereiche sowie das seit 2005 an der Uni Stuttgart angesiedelte Graduiertenkolleg GRK 1095/1 (Aero-thermodynamische Auslegung eines Scramjet-Antriebssystems für zukünftige Raumtransportsysteme) gelegt wurden. Im Vorstand des SFB/TR 40 sind alle beteiligten Universitäten vertreten, die Uni Stuttgart durch Prof. Bernhard Weigand vom Institut für Thermodynamik der Luft und Raumfahrt. Derzeitiger Sprecher ist Prof. Nikolaus Adams vom Institut für Aerodynamik an der TU München. In das Projekt werden auf zunächst vier Jahre rund zehn Millionen Euro investiert.

Auf der Forschungsagenda stehen insgesamt 23 Teilprojekte, wobei die Universität Stuttgart an fünf Projekten und das DLR Stuttgart/Lampoldshausen an insgesamt drei Projekten beteiligt sind. Die Wissenschaftler konzentrieren sich auf jene Komponenten von raketenbetriebenen Raumtransportsystemen, die am höchsten belastet sind: die Raketenbrennkammer, die Schubdüse und der Heckbereich. Zur Verbesserung derzeit gängiger Systeme zur Kühlung solcher Komponenten wird unter anderem die Strukturkühlung, also die Kühlung der heißen Teile, und die Strömungs-Struktur-Wechselwirkung detailliert untersucht. Die Stuttgarter Wissenschaftler konzentrieren sich dabei auf direkte numerische Simulationen der Kühlluftausblasung (Effusionskühlung) und neue innovative Kühlungsmethoden für Raketenbrennkammern. Daneben wird die turbulente Spray-Verbrennung, die bei der Reaktion des Brennstoffs mit dem Oxidator in Raketenbrennkammern von entscheidender Bedeutung ist und die Tropfenverdampfung in der Nähe und oberhalb der kritischen Bedingungen betrachtet. In einem weiteren Projekt entwickeln die Wissenschaftler Modelle, um die Lebensdauer von metallischen und keramischen Strukturen abzuschätzen. amg

KONTAKT
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Prof. Bernhard Weigand
Institut für Thermodynamik der Luft und Raumfahrt
Tel. 0711/685-63590
e-mail: bernhard.weigand@itlr.uni-stuttgart.de

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