Wärmeübergang, Kühlung, Lebensdauer - Optimierung von Raketenbrennkammern

Kurzfassung

Es wird ein Verfahren zur Optimierung von regenerativ gekühlten Flüssigtreibstoff-Raketenbrennkammern vorgestellt. Dieses Verfahren kann in vier Aspekte unterteilt werden, die gekoppelt in Betracht gezogen werden: A 1 Berechnung des stationären Temperaturfeldes im Kühlkanal und in der Brennkammerwand während der Heißlaufphase durch eine Fluid-Struktur-gekoppelte Analyse. A 2 Finite-Element-Analyse der nichtlinearen Deformation der Brennkammerwand unter zyklischer thermischer und mechanischer Belastung. A 3 Lebensdauerschätzung der Brennkammerwand. A 4 Anwendung mathematischer Optimierungsverfahren unter Verwendung der Lebensdauer als Zielfunktion. Durch eine exemplarische Optimierung ausgewählter Kühlkanal-Geometrieparameter einer typischen Brennkammer wird die Funktionstüchtigkeit der verwendeten Strategie unter Beweis gestellt.