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Entwicklung, Herstellung und Test einer keramischen Schubkammer für ein Geltriebwerk

Frieß, Martin and Scheiffele, Matthias and Zankl, Wolfgang and Hofmann, Frank and Ramsel, Jürgen (2013) Entwicklung, Herstellung und Test einer keramischen Schubkammer für ein Geltriebwerk. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2013, 10.-12.2013, Stuttgart.

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Abstract

Faserkeramische Verbundwerkstoffe (C/C-SiC) wurden ursprünglich für Hitzeschutzsysteme von Raumfahrzeugen entwickelt, bei denen hohe massenspezifische Steifigkeiten und Temperaturstand-festigkeiten erforderlich sind. Aufgrund ihrer Hitze- und Erosionsbeständigkeit in Kombination mit er-höhter Schadenstoleranz erweiterte sich das Einsatzspektrum schnell auf Friktionsanwendungen, wie z.B. Pkw-Bremsscheiben sowie Reibbelägen im Maschinenbau und bei Hochgeschwindigkeitsaufzü-gen. Zudem sind diese Werkstoffe für Kurzzeitanwendungen im Heißgasbereich (z.B.: Raketenmotor) von zunehmenden Interesse. Hergestellt werden diese Werkstoffe im Flüssigsilicierverfahren (LSI-Prozess), der sich durch einen zeit- und kostenattraktiven dreistufigen Prozess auszeichnet und vom DLR Stuttgart entwickelt wurde. Dabei werden relativ dichte Werkstoffe (offene Porosität < 2 %) ohne Nachverdichtungsschritte erreicht. Zunächst wird über gängige Methoden ein faserverstärktes Kunststoffbauteil erzeugt, das dann via Pyrolyse in einen porösen C/C-Vorkörper überführt wird. Schließlich erfolgt im dritten Schritt die Schmelzinfiltra¬tion des Vorkörpers mit flüssigem Silicium und Reaktion zum „dichten“ C/C-SiC-Bauteil, das die Vo¬raussetzung für die Heißgasführung schafft. In diesem Beitrag wird über die Entwicklung und Herstellung sowie den Test einer keramischen Schubkammer an einem Geltriebwerk bei MBDA-D berichtet. Die dazu erforderliche Werkstoffent-wicklung via Nasswickelverfahren und Untersuchungen zum Einfluss des Wickelwinkels auf die mechanischen Eigenschaften erfolgten zunächst an Plattenmaterial und zylind¬rischen Rohren. Darauf aufbauend wurde ein der Geometrie angepasster Lagenaufbau für die Schub¬kammer entwickelt. Nach dem Wickeln des Vorkörpers (Faserpreform) und der Härtung auf dem Wickelkern wurden die Bauteile auf speziellen Kernen pyrolysiert und anschließend via Silicierung in C/C-SiC-Bauteile konvertiert. Zur Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung in den unterschiedlichen Werkstoffstadien kamen ver-schiedene Methoden, wie die Ermittlung der Porosität und Dichte nach Archimedes sowie der Berst-druck- und Zugfestigkeit als auch zerstörungsfreie Prüfmethoden Computertomographie (CT) zum Einsatz. Dabei konnten der Einfluss des Wickelwinkels auf die mechanischen Eigenschaften aufge-zeigt werden. Abschließend wird über die Ergebnisse der Raketenmotortests der keramischen Schub-kammer am Geltriebwerk der MBDA-D berichtet.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/87472/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Entwicklung, Herstellung und Test einer keramischen Schubkammer für ein Geltriebwerk
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Frieß, Martinmartin.friess (at) dlr,deUNSPECIFIED
Scheiffele, MatthiasMatthias.Scheiffele (at) dlr.deUNSPECIFIED
Zankl, WolfgangUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Hofmann, FrankWiweb, ErdingUNSPECIFIED
Ramsel, JürgenBayern-ChemieUNSPECIFIED
Date:10 September 2013
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:CMC, LSI-Prozess, C/C-SiC, Wickeln, Schubkammer, Geltriebwerk
Event Title:Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2013
Event Location:Stuttgart
Event Type:national Conference
Event Dates:10.-12.2013
Organizer:DGLR
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Aircraft Research (old)
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Military Technologies (old)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Structures and Design > Ceramic Composite Structures
Deposited By: Friess, Dr.rer.nat. Martin
Deposited On:14 Jan 2014 09:07
Last Modified:08 May 2014 23:20

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