AUFBAU FÜR EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN TRANSPIRATIV GEKÜHLTER STAUSTRAHLANTRIEBE

Abstract

Weltweit wird zunehmend an alternativen, nachhaltigen und effizienten Antriebssystemen für Luft- und Raumfahrtanwendungen geforscht. Dabei wird ein Fokus auch auf die Staustrahltriebwerke mit Überschallverbrennung, sogenannte Supersonic Combustion Ramjets (SCRamjets), gelegt. Eine Herausforderung dieser Antriebssysteme liegt, neben der kurzen Aufenthaltsdauer des Brennstoffs in der Brennkammer, insbesondere bei deren effizienten und ausreichenden Kühlung. Ein vielversprechendes Kühlverfahren für solch thermisch hochbelastete Triebwerke stellt dabei die sogenannte Transpirationskühlung dar. Bei diesem Verfahren strömt Kühlfluid mit einem Phasenübergang zwischen flüssig und gasförmig aus einer porösen Wand in die Heißgasströmung des Triebwerks ein. Durch eine Anwendung der Transpirationskühlung wäre eine besonders gleichmäßige und flächige Verteilung des Kühlfluids in den Bereichen höchster thermischer Belastung bei gleichzeitig niedrigen Temperaturen in der Triebwerksstruktur erreichbar. Das Institut für Raumfahrtantriebe des DLR in Lampoldshausen baut zurzeit einen Prüfstand für Strömungsuntersuchungen an einem transpirativ gekühlten SCRamjet-Forschungskanal mit Grenzschichtverbrennung auf. Sowohl der Prüfstand, als auch der Forschungskanal werden im Detail vorgestellt und zukünftiger Forschungsbedarf wird konkretisiert.