Untersuchungen zu wiederverwendbaren, geflügelte Boostern mit existierenden Raketentriebwerken als Weiterentwicklung der ARIANE 5

Abstract

Die hier vorgelegte, parametrische und systemanalytische Untersuchung betrachtet die Eignung verschiedener, existierender Raketentriebwerke zum Antrieb einer rückkehrfähigen, wiederverwendbaren Boosterstufe (LFBB). Als Zentral-und Oberstufe des kompletten Raumtransportsystems wird die Konfiguration Ariane 5 ECB mit neuer kryogener Oberstufe ESC-B angenommen, deren vorhergehende Entwicklung als abgeschlossen vorausgesetzt ist. Als Randbedingung ist dabei festgelegt, daß die Nutzlast in den geostationären Transferorbit in etwa der Konfiguration mit Feststoff-Boostern entspricht. Betrachtet werden die folgenden Antriebe für den LFBB: Ein NPO Energomash RD-170/172 mit vier Brennkammern und Düsen, fünf NK-33 (AJ-26) von Kuznetzov/Aerojet und LOX/RP1-Treibstoff, vier kryogene KB Khimavtomatiki RD-0120 oder sechs SNECMA/SEP Vulcain 2 mit LOX/LH2. Im Rahmen eines Vorentwurfsprozesses, wird in einem ersten Schritt die Leistungsanalyse des Aufstiegs und eine Geometriegenerierung mit Hilfe von CAD zur Unterstützung der Strukturmassenschätzung und einer Analyse der konstruktiven Realisierungsmöglichkeiten gekoppelt. Anschließend wird die Simulation der Rückflugbahn zum Startort als 3D Bahnanalyse durchgeführt, und die wesentlichen auftretenden Belastungen werden angegeben. Die vergleichende Betrachtung hinsichtlich Größe, Masse des Systems sowie der Komponenten und eine Zusammenstellung der Triebwerksdaten bezüglich Leistung, Masse, Drosselbarkeit und Wiederverwendbarkeit ist in dieser Veröffentlichung enthalten.