Mechanische Vorauslegung des Hauptstromtriebwerks SLME

Kurzfassung

Die vorliegende Masterarbeit widmet sich der mechanischen Vorauslegung des SLME (Space Liner Main Engine), einem Hauptstromtriebwerk mit vollständiger Vorverbrennung und einer LOX/LH2 (flüssiger Sauerstoff/flüssiger Wasserstoff) Treibstoffkombination. Das Hauptziel besteht in der Auslegung der Leitungen und Strömungskanäle des SLME sowie deren Integration in das bereits vorhandene Design der Turbopumpen und der Schubdüse. Zu Beginn soll eine umfassende Literaturrecherche zu vorhandenen Hauptstromtriebwerken mit einer LOX/LH2 Treibstoffkombination durchgeführt werden, die als Referenz für das SLME Triebwerk dienen können. Unter Berücksichtigung der Gasdynamik für kompressible Strömungen sollen die Leitungen und Strömungskanäle des SLME ausgelegt werden. Dabei sollen insbesondere die Herausforderungen der Heißgasströmung berücksichtigt werden. Um die Leitungen richtig zu dimensionieren, gilt es verschiedene Bauweisen und Leitungsverläufe miteinander zu vergleichen. Die Architektur und Anordnung der Leitungen sollen im Hinblick auf Funktionalität, Reduzierung des Druckverlusts, Festigkeit und Einhaltung des zulässigen Bauraums optimiert werden. Dabei ist die Masse des Triebwerks laufend zu überprüfen und soweit wie möglich zu reduzieren. Im Hinblick auf die Wiederverwendbarkeit der SLME Triebwerke ist eine einfache Montage- und Demontagefähigkeit anzustreben. Es gilt zu untersuchen, ob Schraubenverbindungen für das SLME bevorzugt werden sollten oder ob Schweißverbindungen eine Alternative darstellen. Eine thermische Analyse soll durchgeführt werden, um geeignete Isolierungen für die Leitungen auszuwählen und etwaige Wärmebrücken zu identifizieren. Anschließend ist das SLME technisch zu definieren, indem basierend auf den Analysen eine verbesserte CATIA-Konstruktion für die verschiedenen Architekturen erstellt wird. Dafür sind relevante Lastfälle zu identifizieren, die auf den bereits vorhandenen Zyklusanalysen basieren. Abschließend wird ein direkter Vergleich der vielversprechendsten Bauweisen des SLME durchgeführt und einer kritischen Bewertung unterzogen.