Beeinflussung der Strömungsablösung in überexpandierten Raketendüsen

• Applicant: Dr. Jochen Birkemeyer
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2000 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5293206

Zur Steigerung der Nutzlast zukünftiger Raketen ist es erforderlich die Schubkraft der Raketenmotoren zu erhöhen. Ein vielversprechendes Konzept ist der Entwurf einer Düse mit einem größeren Flächenverhältnis. Diese Düse muß dann allerdings am Boden und in geringer Höhe als überexpandierende Düse betrieben werden, woraus wiederum eine Ablösung am Düsenaustritt resultiert. Ablösungen haben stets einen instationären und dreidimensionalen Charakter, so daß nicht unerhebliche Seitenkräfte hervorgehoben werden können und die Flugstabilität der Rakete gefährdet werden kann. Das Ziel des beantragten Projektes ist es die grundlegenden strömungsmechanischen Vorgänge (stationäre und instationäre Effekte) in einer überexpandierten Düse besser zu verstehen und Maßnahmen zur Beeinflussung der Ablösung und zur Minimierung der resultierenden Seitenkräfte zu entwickeln. Zwei Konzepte zur Ablösungsbeeinflussung sollen untersucht werden: 1) eine Ventilation (perforierte Platte mit einer darunterliegenden Kammer) und 2) eine zurückspringende Stufe. Das Projekt beinhaltet experimentelle Untersuchungen in einer zweidimensionalen Düse. Eine Anwendung der untersuchten Konzept an einer rotationssymmetrischen Düse, ähnlich der Originaldüse einer Ariane-Rakete, ist bei der ONERA im Anschluß an das Projekt geplant.

• DFG Programme: Research Fellowships