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Design and Control Challenges for the LUMEN LOX/LNG Expander-Bleed Rocket Engine

Dresia, Kai und Börner, Michael und Armbruster, Wolfgang und Klein, Sebastian und Traudt, Tobias und Suslov, Dmitry und Hardi, Justin und Waxenegger-Wilfing, Günther und Deeken, Jan C. (2023) Design and Control Challenges for the LUMEN LOX/LNG Expander-Bleed Rocket Engine. 34th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS), 2023-06-03 - 2023-06-09, Fukuoka, Japan.

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486kB

Kurzfassung

This paper investigates the design and operational challenges of LOX/LNG liquid propellant rocket engines, with a focus on key components. For the injector head, challenges such as flame anchoring and injection temperature are examined. The turbopumps present challenges related to rotordynamics, high-cycle fatigue, cavitation, and efficiency. In the case of the regenerative cooling system, the challenge lies in designing it to withstand high structural temperatures, which is crucial for expander-bleed engines that rely on the enthalpy pickup in the cooling system to drive the turbines. The system behavior of the LUMEN expander-bleed rocket engine is analyzed to determine its design and operational envelope. A simulation model built on recent experimental data establishes a database of steady-state data points for analysis. Additionally, control challenges are identified, and potential control algorithms suitable for rocket engine control are discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200340/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Design and Control Challenges for the LUMEN LOX/LNG Expander-Bleed Rocket Engine
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dresia, KaiKai.Dresia (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3229-5184NICHT SPEZIFIZIERT
Börner, MichaelMichael.Boerner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3441-2869148005079
Armbruster, WolfgangWolfgang.Armbruster (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4859-4173148005080
Klein, SebastianSebastian.Klein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0579-655XNICHT SPEZIFIZIERT
Traudt, TobiasTobias.Traudt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0206-0483NICHT SPEZIFIZIERT
Suslov, DmitryDmitry.Suslov (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5160-9292NICHT SPEZIFIZIERT
Hardi, JustinJustin.Hardi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3258-5261NICHT SPEZIFIZIERT
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
Datum:2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:LUMEN; expander-bleed; rocket engine control; flame anchoring; machine learning
Veranstaltungstitel:34th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
Veranstaltungsort:Fukuoka, Japan
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:3 Juni 2023
Veranstaltungsende:9 Juni 2023
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 LUMEN (Liquid Upper Stage Demonstrator Engine)
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebssysteme
Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebstechnologie
Hinterlegt von: Dresia, Kai
Hinterlegt am:04 Dez 2023 08:40
Letzte Änderung:14 Jun 2024 10:57

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