Einsatz von poröser Faserkeramik für Effusionskühlung in Raketenbrennkammern

Abstract

Seit 1964 hat das DLR seine Forschung auf dem Gebiet der Brennkammertechnologie weiter verstärkt. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung der Effusionskühlung wobei in den letzten Jahren verstärkt die Anwendung von porösen faserverstärkte Keramiken für diese Kühltechnik untersucht wurde. Als Kühlmedium wird dabei wie in Raketenbrennkammern üblich GH2 verwendet. Dieser Bericht beinhaltet die Ergebnisse der jüngsten Experimente zur Effusionskühlung unter Anwendung von C/C (Kohlefasern in Kohlenstoffmatrix) als poröse Brennkammerwand. Die Herstellung von C/C und die Erläuterung einiger Modelle der Effusionskühlung sind ebenfalls Gegenstand dieses Berichts. Die Experimente wurden an der Mikro-Brennkammer M3 des DLR-Lampoldshausen durchgeführt. Der Brennkammerdruck wurde dabei zwischen 0,3 MPa und 1,2 MPa, bei einem konstanten Mischungsverhältnis GO2/GH2 von 6,5, variiert. Die Porosität der Brennkammerwand wurde zwischen Epsilon = 13% und Epsilon = 25% verändert, um die Durchflußrate und den dazugehörigen Druckverlust zu optimieren. Der Kühlmassenstrom wurde in einem weiten Bereich variiert, um Daten für die Modellierung zu sammeln aber auch den Einsatzbereich zu untersuchen. Ein Vergleich der experimentellen mit den theoretischen Daten sowie eine Zusammenfassung und Ausblick schließen diesen Bericht.