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Three-Dimensional Thermal Analysis of the HIFiRE-5 Ceramic Fin

Loehle, Stefan und Boehrk, Hannah und Fuchs, Ulf und Kraetzig, Benjamin und Weihs, Hendrik (2012) Three-Dimensional Thermal Analysis of the HIFiRE-5 Ceramic Fin. 18th International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, 2012-09-24 - 2012-09-28, Tours, Frankreich.

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Kurzfassung

The German Aerospace Center (DLR) has developed a ceramic fin experiment (FinEx) for the HIFiRE-5 flight in order to test the performance of new structures with sharp leading edges during flight. The analysis of the thermal performance of the fin has been foreseen to be conducted by in-depth mounted thermocouples protocolling temperatures during flight. In a cooperative attempt between DLR and the Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) of the University of Stuttgart, the thermal behavior is studied. In this paper, an approach is presented to determine the heat flux distribution onto the surface of the three-dimensional geometry of the fin. Using the Non-Integer System Identification (NISI) method, heat flux onto different surface elements is derived from only three thermocouples mounted inside the fin. Moreover, to increase accuracy, an area-weighted inverse method is used. The principal proof of concept is given based on a finite element thermal analysis of a cube. Measurements with a backup fin are used to show the approach experimentally in a plasma wind tunnel. Finally, the in-flight data has been evaluated and heat flux onto the fins during flight is presented. It can be concluded that the method is strongly dependent on surface discretization. However, the qualitative distribution is accurately determined. This approach allows to improve heat flux measurements for sparsely equipped flight hardware.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/77664/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Paper)
Titel:Three-Dimensional Thermal Analysis of the HIFiRE-5 Ceramic Fin
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Loehle, Stefan Institut für Raumfahrtsysteme, Universität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boehrk, Hannah Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung, DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fuchs, Ulf Institut für Raumfahrtsysteme, Universität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kraetzig, BenjaminInstitut für Raumfahrtsysteme, Universität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weihs, Hendrik Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung, DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2012
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:HIFiRE, sharp leading edge, system identification
Veranstaltungstitel:18th International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference
Veranstaltungsort:Tours, Frankreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 September 2012
Veranstaltungsende:28 September 2012
Veranstalter :AIAA/3AF
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 - SHEFEX Programm (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung > Raumfahrt- System- Integration
Hinterlegt von: Böhrk, Hannah
Hinterlegt am:16 Okt 2012 12:27
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:43

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