SFB 259:  High Temperature Problems of Reusable Space Vehicles

• Subject Area: Mechanical and Industrial Engineering
• Term: from 1990 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5475343

The objective of this collaborative research centre is to acquire new basic knowledge and develop investigation methods in the field of high temperature problems of future reusable space vehicles, defined as aerodynamically sustained transport devices equipped with air-breathing engines and operating in the hypersonic range. The capacibility of these transport devices to take off and land horizontally and therefore their reusability requires one or two-staged winged flight vehicles which cover all flight ranges up to Mach 25 between take off, earth orbiting and landing. Thereby during a hypersonic flight, especially during the reentry of the upper stage, extremely high temperatures are encountered, posing problems to which solutions have to be described and investigated.For the realization of the entire transport system it is therefore essential that exact information is acquired on the interaction of the hot flow with the structure made from high temperature materials. The work of the collaborative research centre 259 places its emphasis primarily on this subject.Materials, construction methods and hot structures as well as their realistic computation and testing are critical factors for the development of future space vehicles. In particular the behaviour of non-metallic compound materials C/C and C/SIC (carbon fibre reinforced carbon and carbon fibre reinforced sillicon carbide) at the encountered high temperatures is investigated.To achieve a reliable control of the thermal loads, it is essential for the projected missions to have improved diagnostic methods under reentry conditions and detailed knowledge of the material behaviour, combustions processes and the operation procedures. These complex problems are solved by a close cooperation between the scientists of the disciplines concerned.

• DFG Programme: Collaborative Research Centres
• International Connection: USA

Completed projects

• A1 - Modellierung des Plasmawindkanals (Project Heads Fasoulas, Stefanos ;  Messerschmid, Ernst )
• A2 - Spektroskopie und Laserdiagnostik (Project Heads Hirsch, Kurt ;  Schumacher, Uwe )
• A3 - Diagnostik mit Sonden und optischen Verfahren (Project Head Auweter-Kurtz, Monika )
• A5 - Oberflächenschutz von Si-infiltriertem CFC (Project Heads Aldinger, Fritz ;  Bill, Joachim )
• A6 - Gas-Feststoff-Wechselwirkungen an SiC-Hitzeschilden (Project Heads Messerschmid, Ernst ;  Veser, Götz )
• B1 - Materialentwicklung und Herstelltechnologie für C/C-SiC-Bauteile (Project Head Kochendörfer, Richard )
• B2 - Thermomechanisches Verhalten von C/SiC, Materialkennwerte-Ermittlung (Project Head Arendts, Franz Joseph )
• B2 - Thermomechanisches Verhalten von C/C-SiC (Project Head Arendts, Franz Joseph )
• B2 - Thermomechanisches Verhalten von C/C-SiC (Project Head Maile, Karl )
• B3 - Thermisches Verhalten von C/C-SiC (Project Head Neuer, Günther )
• B4 - Mikrophysikalisch begründete Stoffmodelle für faserverstärkte Keramik (Project Head Kröplin, Bernd-Helmut )
• B5 - Dreidimensionale Schalentheorie (Project Head Kröplin, Bernd-Helmut )
• B6 - Entwicklung eines Makro-Schalenelements (Project Head Wendland, Wolfgang )
• B7 - Berechnung instationärer Wärmeleitung und Strahlung in Hitzeschutzsystmen (Project Heads Kröplin, Bernd-Helmut ;  Wendland, Wolfgang )
• B8 - Hochtemperaturbauteil - Entwurf und Prüfung (Project Heads Kochendörfer, Richard ;  Kröplin, Bernd-Helmut )
• C1 - Relaxationsverhalten realer Gase (Project Head Frohn, Arnold )
• C2 - Entwicklung von detaillierten Reaktionsmechanismen fuer thermische Nichtgleichgewichtseffekte und die Modellierung von Oberflaechenreaktionen (Project Head Warnatz, Jürgen )
• C3 - Numerische Wiedereintritts-Aerothermodynamik (Project Heads Auweter-Kurtz, Monika ;  Frühauf, Hans-Heiner ;  Resch, Ph.D., Michael M. )
• C4 - Numerische Untersuchungen des Grenzschichtumschlags bei Überschallströmung (Project Heads Kloker, Markus J. ;  Wagner, Siegfried )
• C5 - Experimentelle Untersuchungen an Verdichtungsflächen und Triebwerkseinläufen für Hyperschallflugkörper (Project Heads Knauss, Helmut ;  Wagner, Siegfried )
• C6 - Leistungsverhalten von Hyperschall-Antrieben mit luftatmenden Turbokomponenten bei hohen Eintrittstemperaturen (Project Head Braig, Wolfgang )
• C7 - Vergleichende theoretische und experimentelle Untersuchungen zu Mischung, Zündung und Verbrennung in Staustrahltriebwerken für den Hyperschallflug (Project Heads Aigner, Manfred ;  Weigand, Bernhard )
• C8 - Missions- und Systemanalyse wiederverwendbarer Raumfahrttraeger (Project Head Schöttle, Ulrich M. )
• C11 - Direkte Numerische Simulation der Stoß/Grenzschicht-Interaktion im Hyperschall (Project Heads Rist, Ulrich ;  Wagner, Siegfried )
• C41 - Grenzschichtumschlag bei Überschallströmung (Project Head Bestek, Horst )
• YD - Elektronenmikroskopische In-situ-Untersuchungen und numerische Simulation von Schädigungsprozessen in keramischen Faserverbundwerkstoffen bei Korrosions- und Thermoschockbelastung
• ZOV - Zentrale Organisation und Verwaltung (Project Head Dieringer, Irmgard )

• Applicant Institution: Universität Stuttgart
• Spokesperson: Professor Dr.-Ing. Siegfried Wagner (†)