Beschreibung des Zündungsprozesses bei Feststoff- oder Hybridraketentriebwerken durch instationäre mathematische Modelle

Kurzfassung

Für die stabile Arbeit von Feststoffraketentriebwerken (FRT) oder Hybridraketentriebwerken (HRT) während der stationären Verbrennungsphase ist neben einer annährend konstanten Abbrandrate die richtige Zündung von primärer Bedeutung. Dabei sind die physikalisch-chemischen und gasdynamischen Prozesse durch Zündung bei Transition zur stationären Verbrennung sehr komplex. Diese Prozesse umfassen: Verdrängung akkumulierter Luft aus dem freiem Brennkammervolumen durch die Düse, Verbrennung des Zündstoffs aus dem Zünder sowie Verbrennung des Treibstoffs, die nach einer bestimmten Induktionszeit beginnt. Diese Zündungsverspätung ist abhängig vom kritischem Zünddruck und der Zündtemperatur, die wiederum abhängig sind von den Eigenschaften der heißen Gasmischung und Wärmeübertragung durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. In der vorliegenden Arbeit wird das typische Zündverhalten beim Start von FRT und HRT mit instationäre mathematische Modelle als ein System von ordentlichen differentialen Gleichungen (ODGL) beschrieben und damit zeitabhängige änderung des Brennkammerdruck, Brennkammertemperatur und Massendurchsatz berechnet. Ferner ist die Zündmasse und die Zündverzögerung von entscheidender Bedeutung.