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A Numerical Study on the Thermal Loads During a Supersonic Rocket Retro-Propulsion Maneuver

Ecker, Tobias und Karl, Sebastian und Dumont, Etienne und Stappert, Sven und Krause, Daniel (2017) A Numerical Study on the Thermal Loads During a Supersonic Rocket Retro-Propulsion Maneuver. In: 53nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2016. 53rd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2017-06-10 - 2017-06-12, Atlanta, USA. doi: 10.2514/6.2017-4878.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
4MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.2514/6.2017-4878

Kurzfassung

Return and vertical landing oft the first launch stage is a concept enabling reusable launch systems and has been successfully applied by SpaceX with the Falcon 9. The Falcon 9 first stage descends by two or three phases of retro-propulsion. Especially the supersonic retro-propulsion phase, using three of its nine engines, is of interest as it exhibits conditions close to Mars reentry. During retro-Propulsion the first stage is partially submerged in the hot exhaust plume. In this study a generic model based on the Falcon9's features and dimensions is used to perform a numerical Investigation of the plume-vehicleinteraction. Using Large eddy Simulation (LES) and Reynolds-A veraged-Navier-Stokes equations (RANS) based computation al methods the flow field is characterized at different trajectory points during retro-propulsion. Based on several steady RANS calculations, an aerothermal data base is created and coupled into a simple finite element structural heating model of the casing. Results show, that despite the high gas temperatures, the low gas density leads to amanageable heat flux and only moderate temperature increase on the cylindrical walls when using conventional Aluminum materials.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/111762/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:http://propulsionenergy.aiaa.org/; https://arc.aiaa.org/doi/pdfplus/10.2514/6.2017-4878
Titel:A Numerical Study on the Thermal Loads During a Supersonic Rocket Retro-Propulsion Maneuver
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ecker, TobiasTobias.Ecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7134-1185NICHT SPEZIFIZIERT
Karl, Sebastiansebastian.karl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5558-6673NICHT SPEZIFIZIERT
Dumont, Etienneetienne.dumont (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4618-0572NICHT SPEZIFIZIERT
Stappert, Svensven.stappert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8425-2779NICHT SPEZIFIZIERT
Krause, DanielDaniel.Krause (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5315-241XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:53nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2016
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2017-4878
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Retropropulsion, Plume, Reentry, Trajectory analysis
Veranstaltungstitel:53rd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference
Veranstaltungsort:Atlanta, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:10 Juni 2017
Veranstaltungsende:12 Juni 2017
Veranstalter :AIAA Propulsion and Energy Forum
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Raumfahrzeugsysteme - Anlagen u. Messtechnik (alt)
Standort: Braunschweig , Bremen , Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Institut für Raumfahrtsysteme > Systemanalyse Raumtransport
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Strukturmechanik
Hinterlegt von: Bachmann, Barbara
Hinterlegt am:02 Aug 2017 13:58
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:16

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