Systemanalytische, vergleichende Untersuchung von transpirativ- und regenerativ gekühlten Brennkammern eines Raketenmotors

Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit vergleicht die Auswirkungen transpirativer- und regenerativer Kühlung der Brennkammer auf den spezifischen Impuls und die Leistung der Pumpen/Turbinen eines Raketenantriebs. Die Untersuchungen finden am Beispiel von kyogenen (Treibstoffkombination: Flüssiger Sauerstoff, flüssiger Wasserstoff) Nebenstrom- und Hauptstromtriebwerken verschiedenen Brennkammerdruckniveaus statt. Die Triebwerksanalysen werden mit Hilfe des DLR Programms SEQ durchgeführt, welches sequentiell die Zustandsänderungen innerhalb der Komponenten eines Raketenmotors berechnet und iterativ die gewünschten Zustandspunkte einstellt. Als Vorgabewerte sind Gesamtmischungsverhältnis, Gesamtmassenstrom und Düsenaustrittsdruck konstant gehalten. Eine parametrische Variation des in der Kühlung auftretenden Druckverlusts zeigt quantitativ den zu erwartenden Gewinn an spezifischem Impuls bei Verwendung von geeignetem transpirativ gekühlten, porösen Brennakmmermaterial, anstelle einer herkömmlich ausgeführten Regenerativkühlung.