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Investigation of insulation and thermal protection systems for reusable cryogenic stages

Wilken, Jascha und Callsen, Steffen und Daub, Dennis und Fischer, Alexander und Liebisch, Martin und Rauh, Carolin und Reimer, Thomas und Sippel, Martin (2022) Investigation of insulation and thermal protection systems for reusable cryogenic stages. 2nd International Conference on High-Speed Vehicle Science Technology, 2022-09-11 - 2022-09-15, Bruges, Belgium.

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Kurzfassung

Reusable launch vehicle stages encounter large heat fluxes during their mission, especially during reentry. For winged stages decelerating through aerodynamic forces this means, large areas of the of the vehicle have to be covered with a thermal protection system (TPS). For reusable systems with integral cryogenic tanks the TPS is exposed to the cryogenic temperatures of the propellants within. If the propellant tanks are covered in cryogenic insulation, required for hydrogen-fueled stages, the TPS and cryogenic insulation cannot be treated as separate technical domains but have to be designed and integrated jointly, considering the boundary conditions of each other. Additional complexity is introduced by the fact that no operational experience for orbital stages exist for the reuse of cryogenic insulation. Within the DLR this topic was first explored in the AKIRA project, and the work is being continued within the currently ongoing project TRANSIENT. The design of the combined subsystem from AKIRA is further refined and applied to both metallic and composite tank materials. In addition to the thermal loads previously considered, the mechanical loads acting on the vehicle throughout the mission are assessed and incorporated into the design of the experimental devices. For both cases segments meant to represent a slice of an RLV propellant tank are being manufactured and equipped with the combined cryogenic insulation and thermal protection systems and will be tested under representative loads for up to 50 cycles. In addition to the thermal loads, mechanical loads will also be applied to the test objects. The current status of the integration and preparation of the test objects is shown and the planned experiments discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188689/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Investigation of insulation and thermal protection systems for reusable cryogenic 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/0000-0002-5481-5403160064749
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
Sippel, Martinmartin.sippel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7356-7575NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 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
Veranstaltungstitel:2nd International Conference on High-Speed Vehicle Science Technology
Veranstaltungsort:Bruges, Belgium
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:11 September 2022
Veranstaltungsende:15 September 2022
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 Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Institut für Raumfahrtsysteme > Systemanalyse Raumtransport
Institut für Raumfahrtsysteme > Transport- und Antriebssysteme
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Strukturmechanik
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Raumfahrt - System - Integration
Hinterlegt von: Wilken, Jascha
Hinterlegt am:06 Okt 2022 10:05
Letzte Änderung:22 Mai 2024 09:16

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