Untersuchungen zur aktiven Kühlung der Grenzschichtströmung an einem Plattenmodell

Kurzfassung

In der Abteilung Windkanäle Köln-Porz des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt werden im Rahmen des Projektes RESPACE (Key Technologies for Reusable Space Systems) Arbeiten zur Qualifizierung von aktiven Kühlungen für Hyperschall-Flugbedingungen durchgeführt. Ziel dabei ist es, zukünftige wiederverwendbare Raumtransportsysteme durch Konzeption und Entwicklung neuer Technologien zu verwirklichen. Im Bereich der Aerothermodynamik heißt dies konkret, Möglichkeiten zur aktiven Kühlung der Struktur bereit zu stellen. Die vorliegende Arbeit untersucht die Filmkühlung als einen Weg, die Wärmelast zu reduzieren. An einem Plattenmodell werden verschiedene Parameter experimentell auf ihren Einfluss der aktiven Kühlung der Grenzschichtströmung beurteilt. Besonders die verschiedenen Geometrien zum Ausblasen der unterschiedlichen Kühlmedien werden bewertet und entsprechend angepasst. Mittels Infrarot-Thermographie wird dabei die Temperaturverteilung gemessen. Da die Wärmeleitung innerhalb der beobachteten Wand sehr gering ist, lassen sich daraus mit der Temperaturentwicklung die Wärmeströme ermitteln. Aussagen über die Grenzschichtströmung lassen sich mit Hilfe von Schlierenaufnahmen und Druckmessungen auf dem Plattenmodell treffen. Die Arbeit zeigt einen Vergleich der Kühlwirkung bei den Versuchsparametern hinsichtlich Anströmbedingung, Modellgeometrie und Ausblasebedingung.