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Combustion Chamber Fatigue Life Analysis for Reusable Liquid Rocket Engines (LREs)

Gulczynski, Mateusz T. und Riccius, Jörg R. und Waxenegger-Wilfing, Günther und Deeken, Jan C. und Oschwald, Michael (2023) Combustion Chamber Fatigue Life Analysis for Reusable Liquid Rocket Engines (LREs). In: AIAA Scitech 2023. Aerospace Center. Published by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.. AIAA SCITECH 2023 Forum, 2023-01-23 - 2023-01-27, National Harbor, Washington DC, USA. doi: 10.2514/6.2023-1263.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.2514/6.2023-1263

Kurzfassung

To increase liquid rocket engines (LREs) lifetime capability and allow for reusability applications, the efficient evaluation of the most critical subcomponents' remaining useful life plays a vital role. Regeneratively cooled combustion chamber (CC) wall must withstand extremely high loads emerging from a massive temperature gradient between the hot gas and the low temperature of the coolant. The combined loading and unloading operations, together with high temperature and rate dependent inelastic strain, significantly lessen the combustion chamber inner liner life. Within the presented research, the post-processing model was developed for low cycle fatigue (LCF) evaluation of the reusable LRE’s combustion chamber walls. The proposed damage accumulation model is based on the amalgamation of Bonora-Gentile-Pirondi (2004) and Dufailly-Lemaitre (1995) methods, and it incorporates ductile and brittle damage components which are embedded in the post-processing method. Moreover, the required numerical calculation time is further decreased on account of the proposed routine which allows for analysis of only two initial numerically acquired FE cycles. The obtained results based on the developed method combined with coupled thermal-structural quasi 2D Finite Element Analysis (FEA) of the nozzle throat cross-section, were confirmed to be in good agreement with the validation data acquired from the M51 thermo-mechanical laboratory site at DLR Lampoldshausen. The proposed model can be successfully applied for a quick evaluation of the remaining useful life of the CC wall for various rocket engine architectures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195296/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Combustion Chamber Fatigue Life Analysis for Reusable Liquid Rocket Engines (LREs)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gulczynski, Mateusz T.Mateusz.Gulczynski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5932-8981NICHT SPEZIFIZIERT
Riccius, Jörg R.Joerg.Riccius (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5935-874X136019053
Waxenegger-Wilfing, GüntherGuenther.Waxenegger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5381-6431NICHT SPEZIFIZIERT
Deeken, Jan C.Jan.Deeken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5714-8845NICHT SPEZIFIZIERT
Oschwald, MichaelMichael.Oschwald (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9579-9825NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Januar 2023
Erschienen in:AIAA Scitech 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2023-1263
Verlag:Aerospace Center. Published by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ANSYS Parametric Design, Language (APDL), combustion chamber (CC), damage propagation, doghouse effect, low cycle fatigue (LCF), liquid rocket engines (LREs), PROMETHEUS, reusable launch vehicles (RLVs),thermo-mechanical fatigue (TMF)
Veranstaltungstitel:AIAA SCITECH 2023 Forum
Veranstaltungsort:National Harbor, Washington DC, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 Januar 2023
Veranstaltungsende:27 Januar 2023
Veranstalter :American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
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 - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Leitungsbereich RA
Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebssysteme
Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebstechnologie
Hinterlegt von: Gulczynski, Mateusz T.
Hinterlegt am:31 Mai 2023 07:50
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:55

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