Interaktion von Aerospike-Düsenströmungen mit Außenströmungen

• Antragsteller: Dr. Sven Scharnowski
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464275368

Die Aerospike-Düse stellt eine vielversprechende Alternative zu aktuellen Raketenschubdüsen für zukünftige Raumfahrtsysteme dar. Im Unterschied zur klassischen Glockendüse verfügt sie über ein variables Expansionsverhältnis und kommt dabei ohne bewegliche Elemente aus. Dadurch können theoretisch sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Effizienz des Transports von Satelliten in ihre Umlaufbahnen mit Trägerraketen verbessert werden. Um die Nutzung von Aerospike-Düsen in der Zukunft zu ermöglichen, sind jedoch weitere grundlegende Untersuchungen in verschiedenen Forschungsgebieten erforderlich. Im hier beantragten Projekt sollen grundlegende Fragen zur aerodynamischen Integration einer Aerospike-Düse in den Heckbereich einer Trägerrakete erforscht werden. Im Trisonischen Windkanal München sollen Experimente an einem generischen Raketenmodell mit einer lineare Aerospike-Düse mit kaltem Treibstrahl bei verschiedenen Strömungsbedingungen durchgeführt werden. Ein besonderer Schwerpunkt bei den Untersuchungen stellt dabei die Charakterisierung der Dynamik des Düsentreibstrahl sowie der abgelösten Strömung im Heckbereich der Rakete und deren Wechselwirkung miteinander dar. Weiterhin sollen Geometrievariationen des Zentralkörpers und der Primärdüsen untersucht werden, wodurch die Eignung verschiedener Konzepte überprüft und bewertet werden kann. Dabei werden modernste optische Strömungsmessmethoden weiterentwickelt und eingesetzt, um für die Bewertung relevante Druck- und Geschwindigkeitsdaten zu erheben. Es wird erwartet, dass die Projektergebnisse wesentlich zum grundlegenden Verständnis der Dynamik von Aerospike-Düsenströmungen beitragen und somit helfen können zukünftige Antriebssysteme zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen