Untersuchung der Außenverdichtung des RAM-Triebwerkeinlaufs von ELAC

Abstract

Die Arbeiten des Aachener DFG-Sonderforschungsbereichs SFB 253 "Grundlagen des Entwurfs von Raumflugzeugen" zielen u.a. auf die Auslegung eines luftatmenden Kombinations-Triebwerkes für die TSTO-Unterstufe ELAC ab. Die DLR-Abteilung Windkanäle Köln unterstützt diese Aktivitäten mit dem Teilprojekt "Experimentelle Optimierung eines Hyperschall-Einlaufs", in welchem Empfehlungen zur Auslegung des Einlaufs im Bereich der Außenverdichtung erarbeitet werden. Die vorliegende Arbeit stellt hierzu die Ergebnisse einer Messkampagne im Hyperschallkanal H2K an einem Windkanalmodell bei Mach 6 vor, wobei Trigger-Elemente hinter der Modellvorderkante den Grenzschichtzustand beeinflussen. Im Vordergrund des Interesses stehen viskose Strömungseffekte sowie die Transitionslagen und Wärmelasten auf den Rampen, die mittels Infrarot-Thermographie ermittelt werden. Es wird festgestellt, dass die turbulente Grenzschicht vor der dritten Rampe ablöst, wobei allerdings bereits geringste Änderungen z.B. des Anstellwinkels zum Verschwinden der Ablöseblase führen. Dahinter, auf der dritten Rampe, verursacht die wieder anliegende Grenzschicht hohe Wärmelasten. Die Strömungsumlenkung sollte daher entweder verringert werden und/oder mittels Implementierung einer Grenzschichtabsaugung eine Reduzierung der thermischen Lasten angestrebt werden. Ein Vergleich der erhaltenen experimentellen Ergebnisse mit anderweitig durchgeführten numerischen Simulationen zeigt, dass die Lage der Stöße und die Dicke der Grenzschicht gut übereinstimmen.