Behandlung von Strömungsproblemen in Raketendüsen bei Überexpansion

Kurzfassung

Die vorliegende Abhandlung beschäftigt sich mit den strömungsmechanischen Ursachen der bei Strömungsablösung in schuboptimierten Raketendüsen beobachteten Seitenkräfte und gibt Hinweise zu ihrer Quantifizierung. Zunächst werden die bei Überexpansion im Abgasstrahl dieser Düsen auftretenden Stoßmuster analysiert. Außer der bekannten scheinbar regulären und der Machreflektion des Überexpansionsstoßes an der Achse kann sich dabei ein drittes, bisher unbekanntes und nun als "Kappenmuster" bezeichnetes Stoßmuster einstellen, welches sich als inverse Machreflexion des in schuboptimierten Düsen erzeugten inneren Stoßes deuten läßt. Es wird gezeigt, daß die wenig erforschte Ablösung mit Wiederanlegen anders als bisher angenommen durch die Konturgebung der Düse bedingt ist. Sie tritt nur in schuboptimierten Düsen bei Existenz eines Kappenmusters auf, weil dieses die abgelöste Strömung in Richtung Düsenwand umlenkt und so zum Wiederanlegen führt.