Alle bisher verwendeten senkrecht startenden raketengetriebene Raumtransportsysteme (Ariane 5, Space Shuttle, Delta 4, H-2A, CZ-3A) weisen folgende Nachteile auf: -hohe spezifische Transportkosten; -geringe oder keine Wiederverwendbarkeit; -geringe Sicherheit und Zuverlässigkeit; -geringe Missionsflexibilität; -geringe Umweltfreundlichkeit. Ein Ansatz für die Verbesserung der oben genannten Aspekte stellen sogenannte Raumflugzeuge dar, welche nach einem horizontalen Start einen aerodynamisch getragenen Flug ausführen und wieder horizontal landen können. Dies führt zu einer Verbesserung der Ausfallwahrscheinlichkeiten bzw. zur Verhinderung des Totalverlustes des Systems aufgrund eines Teilsystemausfalls wie z.B. eines Triebwerks. Neben der Erhöhung der Sicherheit, sind solche Raumtransportsysteme voll wiederverwendbar, wodurch die spezifischen Transportkosten drastisch gesenkt werden würden. Eine Zielvorstellung ist, eine Reduzierung der derzeitigen Kosten um den Faktor 10 auf 2000 Dollar pro kg Nutzlast zu realisieren. Zudem können Raumflugzeuge konventionelle Start- und Landebahnen nutzen, wodurch eine gewisse Flexibilität in der Missionsdurchführung gegeben ist. Raumflugzeuge sollen durch Verwendung von Sauerstoff und flüssigem Wasserstoff als Treibstoff umweltfreundlicher werden. Die Entwicklungskosten derartiger Raumflugzeuge sind allerdings sehr hoch. Bei der Realisierung solcher Raumtransportsysteme werden verschiedene Ansätze der einzelnen Raumfahrtnationen untersucht. Der in der vorliegenden Arbeit benutzte Versuchsträger ist ein zweistufiges, horizontal startendes und landendes voll wiederverwendbares Raumtransportsystem, dessen Unterstufe ein luftatmendes Antriebssystem besitzt. Die Konfiguration wurde innerhalb des Sonderforschungsbereichs 253 'Grundlagen des Entwurfs von Raumflugzeugen' interdisziplinär an verschiedenen Instituten der RWTH Aachen und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln untersucht. Die Unterstufe ist für einen großen Machzahlbereich ausgelegt (0 <= M <= 8), wobei aufgrund der hohen Überschallmachzahlen die Form eines Deltaflügels gewählt werden musste. Hohe Fluggeschwindigkeiten erzeugen besonders im Bereich der Vorderkanten hohe Temperaturen. Die Wärmebelastung der Struktur ist am geringsten, wenn die Vorderkanten einen großen Radius besitzen, da der Wärmeübergang umgekehrt proportional zur Wurzel des Vorderkantenradius ist. Die runden Vorderkanten führen weiterhin zu einem großen umbauten Raum, so dass die Konfiguration viel Volumen für Treibstoff zur Verfügung hat. Für den Langsamflug, welcher in der Start- und Landephase zwangsläufig durchflogen werden muss, bedeutet die Deltaflügelform jedoch eine verschlechterte Aerodynamik, die nur durch hohe Anstellwinkel kompensiert werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurde neben den Einflüssen großer Reynoldszahlen eines simulierten Antriebs und der Oberstufe insbesondere auch der Einfluß des Bodeneffekts auf die Aerodynamik der Unterstufe untersucht.


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    Title :

    Einfluss von Antrieb, Oberstufe und Bodeneffekt auf die Unterschallaerodynamik eines Raumflugzeugs


    Contributors:
    Peiter, Udo (author)

    Publication date :

    2005


    Size :

    143 Seiten, Bilder, Tabellen, 90 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German





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