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Combined cryogenic insulation and thermal protection systems for reusable stages

Wilken, Jascha und Callsen, Steffen und Daub, Dennis und Fischer, Alexander und Liebisch, Martin und Rauh, Carolin und Reimer, Thomas und Scheufler, Henning und Sippel, Martin (2022) Combined cryogenic insulation and thermal protection systems for reusable stages. 9th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS), 27. Juni - 1.Juli 2022, Lille, Frankreich.

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Kurzfassung

Returning and reusing a launch vehicle stage after it has fulfilled its primary ascent mission significantly extends the range of thermal boundary conditions in which the stage has to safely operate, reaching from the cryogenic temperatures within the propellant tanks to the high external heat flux encountered during reentry to the vacuum of space. For a hydrogen-fueled stage, not only is cryogenic insulation needed but also an external thermal protection system in order to assure that the stage survives the heat loads during reentry. While usually treated as separate domains, for winged reusable launch vehicles cryogenic insulation and the thermal protection system have to be designed together since they are both integrated onto the propellant tanks external surface. This imposes new requirements on both designs. Additional complexity arises from the fact that multiple cycles of thermal and mechanical loads have to be survived without substantial refurbishment in order to assure a cost-effective design. Within the DLR this topic was first explored in the AKIRA project, which investigated selected technologies that were deemed critical for operational reusable booster stages but which are not being covered within the flight demonstrator projects of the DLR. An overview over the AKIRA experimental campaign with representative test objects, which verified the thermal functionality of the derived design, is given. Within a currently ongoing follow-on project (TRANSIENT) the design is further refined and applied to both metallic and composite tank materials. For both cases segments meant to represent a slice of an RLV propellant tank are being manufactured and equipped with the cryogenic insulation and thermal protection systems and will be tested under representative loads for up to 50 cycles. In addition to the thermal loads investigated previously, mechanical loads will also be applied to the test objects.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187651/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Combined cryogenic insulation and thermal protection systems for reusable stages
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wilken, JaschaJascha.Wilken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5748-1261NICHT SPEZIFIZIERT
Callsen, SteffenSteffen.Callsen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5481-5403NICHT SPEZIFIZIERT
Daub, DennisDennis.Daub (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6030-698XNICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, AlexanderAlexander.Fischer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liebisch, Martinmartin.liebisch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5423-7511NICHT SPEZIFIZIERT
Rauh, Carolincarolin.rauh (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4506-1715NICHT SPEZIFIZIERT
Reimer, ThomasThomas.Reimer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2106-7453NICHT SPEZIFIZIERT
Scheufler, HenningHenning.Scheufler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1578-9772NICHT SPEZIFIZIERT
Sippel, MartinMartin.Sippel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7356-7575NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:RLV, TPS, Cryogenic insulation, cryogenic propellant, Test
Veranstaltungstitel:9th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS)
Veranstaltungsort:Lille, Frankreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:27. Juni - 1.Juli 2022
Veranstalter :3AF
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt TRANSIENT
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Hinterlegt von: Wilken, Jascha
Hinterlegt am:26 Jul 2022 09:23
Letzte Änderung:27 Mär 2024 15:08

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