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Aerothermal characterization of the CALLISTO vehicle during descent

Ecker, Tobias und Ertl, Moritz und Klevanski, Josef und Krummen, Sven und Dumont, Etienne (2024) Aerothermal characterization of the CALLISTO vehicle during descent. CEAS Space Journal, Seiten 1-20. Springer. doi: 10.1007/s12567-024-00561-z. ISSN 1868-2502.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s12567-024-00561-z

Kurzfassung

Aerothermal loads are a design driving factor during launcher development as the thermal loads directly influence thermal protection system (TPS) design and successively the possible flight trajectory and mission profiles. Recent developments in reusable launch vehicles (RLV) (e.g. SpaceX, Blue Origin) have added the dimension of refurbishment to the challenges the thermal design must consider. With the current European launcher roadmap moving towards a reusable first stage aerothermal loads may significantly change. The CALLISTO vehicle is a flight demonstrator for future reusable launcher stages and their technologies developed by a tri-national consortium and planned to fly in 2025. For this vehicle the highest heat fluxes are mainly due to heating from hot exhaust gases and heated air in the proximity of the aft bay and on the exposed structures like legs and fins. In the presented study we conducted computational fluid dynamics (CFD) studies to determine the aerothermal loads on the vehicle during descent through the landing approach corridor for both phase B and phase C aeroshapes. A defining difference to previous aerothermal databases (ATD) is that the CALLISTO demonstrator is planned to execute a series of test flights with different energy levels, as well as a final demo flight. This leads to an large parameter space the final aerothermal database needs to cover. The database development is described in detail and analysed for integral and local loads, as well as interpolation uncertainties. The final phase C database allows interpolation of interface heatfluxes for the entire flight domain (Mach number, density at varying angle of attack (AoA). Further the sensitivity of the plume-vehicle interaction to angle of attack, chemistry, thrust vector control (TVC) and engine throttling are investigated for a critical Mach number indicating further areas of improvement for future databases.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206103/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Aerothermal characterization of the CALLISTO vehicle during descent
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ecker, TobiasTobias.Ecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7134-1185171509458
Ertl, MoritzMoritz.Ertl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1900-5122NICHT SPEZIFIZIERT
Klevanski, JosefJosef.Klevanski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-4336-1116169039124
Krummen, Svensven.krummen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4126-688XNICHT SPEZIFIZIERT
Dumont, EtienneEtienne.Dumont (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4618-0572NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 August 2024
Erschienen in:CEAS Space Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s12567-024-00561-z
Seitenbereich:Seiten 1-20
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTSpringer LinkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer
Name der Reihe:High-Speed Vehicle Science and Technology
ISSN:1868-2502
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Retropropulsion, Reusable launcher, CFD, Thermal loads, Plume
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt CALLISTO [SY]
Standort: Bremen , Göttingen , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Institut für Raumfahrtsysteme > Systementwicklung und Projektbüro
Hinterlegt von: Ecker, Tobias
Hinterlegt am:07 Okt 2024 09:25
Letzte Änderung:12 Nov 2024 14:26

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