Im Hyperschallflugzeug gehen aufgrund der hohen Strömungstemperaturen große Wärmemengen auf das Fluggerät über. Zur Vermeidung von Beschädigungen müssen daher eine Wärmeisolation aufgebracht und ggf. sogar die Struktur und das Triebwerk aktiv gekühlt werden, was zu größerer Komplexität und höherem Gewicht führt. Die vorliegende Arbeit will zeigen, wie dies durch eine geeignete Bahnsteuerung weitmöglichst vermieden werden kann. Zunächst wird die Modellierung eines zweistufigen Hyperschall-Fluggeräts mit luftatmender Trägerstufe, raketengetriebener Orbitalstufe und jeweils aerodynamischer Auftriebserzeugung sowie des aerothermischen Wärmestroms an repräsentativen Stellen der Trägerstufe (Staupunkt, Flügelvorderkante, Rumpfober- und -unterseite, Triebwerk) ausführlich vorgestellt. Bei der Entwicklung des Aufheizmodells wurde großer Wert auf die Erfassung aller wesentlichen Effekte gelegt, damit unter Berücksichtigung der Materialwerte die instationären Temperaturverläufe in den Wandschichten sowie die Treibstoffflüsse zur Triebwerkskühlung mit hohem Realitätsbezug berechnet werden können. Um Vergleiche der nachfolgenden Optimierungsrechnungen mit je einer Referenztrajektorie zu ermöglichen, wurden zwei Referenz-Optimalflugbahnen ohne Berücksichtigung der aerothermischen Wärmeströme bestimmt. Die Vorgehensweise bei der Einbeziehung der aerothermischen Aufheizung in die Flugbahnoptimierung wird beschrieben, wobei es sich zeigte, daß bei der Entwicklung eines Hyperschall-Fluggerätes Flugbahn- und Isolationsoptimierung Hand in Hand gehen sollten. Der entwickelte Ansatz ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Wärmelasten und somit des Isolationsaufwandes bei nur geringfügig erhöhten, bei Berücksichtigung der Triebwerkskühlung sogar reduziertem Treibstoffverbrauch.
Reduzierung der thermischen Belastung eines Hyperschallflugzeugs durch optimale Bahnsteuerung
Luft- und Raumfahrt ; 1-100
1997
100 Seiten, Bilder, Tabellen, 148 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
British Library Conference Proceedings | 1994
|Radnaben-Einheit mit Wärmedämmbeschichtung zur Reduzierung der thermischen Belastung eines Radlagers
Europäisches Patentamt | 2023
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