Experimentelle Ermittlung der Strömungsverhältnisse an Querschubsteuerungsdüsen

Abstract

Die Schwerpunktthemen der vorliegenden Arbeit waren zum Einen konstruktiver, zum Anderen experimenteller Natur. Zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse an Querschubsteuerungen von Hyperschallflugkörpern mittels Infrarot-Thermographie erforderte die Konstruktion eines Modells aus einem für dieses Vorhaben geeigneten Materials. Der erste Teil dieses Berichtes dokumentiert Auslegung, Konstruktion und Festigkeitsnachweis der generischen Flugkörperkonfiguration (Kegel-Zylinder-Kegelstumpf) aus Poly-Ether-Ether-Keton, wobei der Auslegungsfall durch die mechanischen Lasten des trisonischen Windkanals (TMK) bei Mach 2,8 und die thermischen Lasten des Hyperschallwindkanals (H2K) bei Mach 5,3 charakterisiert werden. Der experimentelle Rahmen umfasst Versuche im H2K mit dem hierfür konstruierten Modell, dessen ungestörte Umströmung im Vorfeld analytisch (HSDT) und numerisch (FLUENT) betrachtet wurde. Als Versuchsparameter wurden Anstellwinkel, Schiebewinkel und Ausblasedruckverhältnis variiert. Darüber hinaus wurde die Charakteristik des Jets durch Variation des ausgeblasenen Mediums verändert, die der Grenzschicht durch Einsatz eines Trigger-Rings. In Kombination mit anderen Messtechniken wurden die Daten der IR-Thermographie hinsichtlich der komplexen Strömungstopologie der "Jet-Crossflow-Interaktion" interpretiert. Hierzu diente die Auswertung von Druckverteilungen, Schlieren- und Ölfilmbildern, sowie zusätzlicher Druckverteilungen aus Parallelmessungen an einem aufwendiger instrumentierten Stahlmodell gleicher Geometrie bei vergleichbaren Bedingungen im TMK.