Experimentelle Untersuchung der Innenströmung des modifizierten Hyperschalleinlaufs SCR-02 im H2K bei Mach 6

Kurzfassung

Für die experimentelle Untersuchung im Hyperschallwindkanal H2K des DLR in Köln-Porz wurde das bereits vorhandene Einlaufmodell SCR-02 verwendet. Hierbei handelt es sich um eine Weiterentwicklung des Vorgängermodells SCR-01. Bei der Weiterentwicklung des Modells wurde darauf geachtet, dass die Innenkompression deutlich unterhalb des Kantrowitz-Kriteriums liegt. Basierend auf den Erfahrungen mit dem SCR-01 wurde der SCR-02-Einlauf auf einer Innenverdichtung von l = 16% ausgelegt. Das ursprüngliche SCR-02-Modell verfügte über keinerlei Maßnahmen, um die viskosen Strömungseffekte zu beeinflussen. Daher kommt es bei dieser Konfiguration zu einer starken Ablösung der Grenzschicht im Bereich des einfallenden Haubenstoßes. Um den Einfluss dieser Ablösung zu untersuchen, wurde in das Modell eine Absaugung integriert. In der hier beschriebenen Studie bei Ma = 6 ging es zum einen darum, die Auswirkungen der neu integrierten Absaugung auf das interne Strömungsfeld des Hyperschalleinlaufs zu untersuchen und deren Wirksamkeit nachzuweisen. Zweiter wichtiger Untersuchungsschwerpunkt war, die Auswirkungen eines variablen simulierten Brennkammergegendrucks auf das interne Strömungsfeld zu untersuchen. Um diese Effekte analysieren zu können, wurde neben statischen und Pitot-Druckmessungen die Schlierenmesstechnik in optimierter Form und insbesondere die Infrarot-Thermographie auf die Innenseite der Seitenwände angewendet. Hierdurch war es möglich, die Wärmeflussbelastung der Innenwände bei verschiedenen Gegendrücken zu ermitteln. Zusätzlich zu den Experimenten wurden CFD-Rechnungen mit dem kommerziellen Programm FLUENT durchgeführt und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Die Untersuchungen wurden im Rahmen des Graduiertenkollegs 1095/1 "Aerothermodynamische Auslegung eines SCRAM-Jet-Antriebssystems für zukünftige Raumtransportsysteme" im Zeitraum Februar 2006 bis Mai 2006 durchgeführt.