Anwendung der CARS-Thermometrie in Hochdruckraketenbrennkammern

Abstract

Anwendungen der CARS-Thermometrie in kryogenen Hochdruckraketenbrennkammern sind durch spezifische Randbedingungen charakterisiert: als Probenmolekül wird H2 genutzt, bei hohen Drücken haben die Stöße zwischen den Molekülen Änderungen der spektroskopischen Eigenschaften zur Folge und nicht zuletzt führen bei hohen Drücken Dichtegradienten zu starken Berechnungsindexgradienten. Es wurden mehrere Lasersysteme auf ihre Eignung für die H2-CARS-Thermometrie in Hochdruckanwendungen untersucht. Die spektralen Eigenschaften der eingesetzten Farbstofflaser haben dabei entscheidenden Einfluß auf die erreichbare Meßgenauigkeit. Von den untersuchten CARS-Systemen haben sich die Superluminiszenz-Laser als Stokes-Laser beim 2 -CARS und die Dual-Broadband-Anordnung beim Broadband-CARS als überlegen erwiesen. Da H2O hinsichtlich der Linienverbreiterung der wichtigste Stoßpartner von H2 ist, wurde die H2O-CARS-Spektroskopie soweit entwickelt, daß in simultanen H2-/H2O-CARS-Messungen der H2O-Anteil im Meßvolumen abgeschätzt und bei der Auswertung der H2-Spektren berücksichtigt werden kann. Ergebnisse von CARS-Messungen an LOX/GH2-Brennkammer an der Mikrobrennkammer am Prüfstand M3 an der Brennkammer "C" am Prüfstand P8 beim DLR Lampoldshausen bei Drücken bis 6MPa werden vorgestellt.