Überprüfung der Betriebssicherheit eines Basic Orion Feststoffmotors bei Verwendung der Düse eines Improved Orion Motors (gekürzt)

Kurzfassung

Im vorliegenden Bericht wird untersucht, ob der Basic Orion Feststoffmotor (BO) mit der Düse des Improved Orion Feststoffmotors (IO) im Bodenversuch getestet werden kann. Die Untersuchung ist notwendig, da ein neues Material für die Düse des IO Motors verwendet werden soll. Um Kosten und Ressourcen zu sparen, soll das neue Düsenmaterial an einem aus Restbeständen verfügbaren BO Motor getestet werden. Die Änderung der Düsengeometrie bedeutet jedoch eine Verringerung des Düsenhalsdurchmessers. Dies kann zu einem kritischen Brennkammerdruck und in der Folge zu einer Überlastung der Triebwerksstruktur führen. Um dies zu vermeiden, wird der BO Motor unter Verwendung der Düse des IO Motors nachgerechnet. Es wird ein Modell zur Bestimmung des Treibstoff-Regressionsgesetzes aus Schub und Brennkammerdruckmessungen vorgestellt. Es berücksichtigt Verluste in realen Triebwerken und Strömungsablösungen in der Düse. Das Modell kann umgekehrt bei Eingabe eines Regressionsgesetztes zur Bestimmung des Schub- und Brennkammerdrucks genutzt werden. Es wird ein Regressionsgesetz für den IO Motor bestimmt und dieser anschließend zur Verifikation nachgerechnet. Ebenso wird der BO Motor nachgerechnet und der Einfluss einer geänderten Düsengeometrie untersucht. Die Berechnungen ergeben einen um bis zu 20 % gesteigerten Brennkammerdruck für den BO Motor mit der Düse des IO Motors. Daher wird von der Verwendung des BO Motors mit einer Düse des IO Motors abgeraten.