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Institut für Raumfahrtsysteme (0907)

Arbeitsgebiet: Elektrische Raumfahrtantriebe und Plasmawindkanaltechnik

Entwicklung von plasmadynamischen Raketentriebwerken aller Leistungsklassen zwischen 0,5kW und 1 MW. Für die Auslegung dieser Lichtbogentriebwerke werden umfangreiche numerische Codes erstellt, Lichtbogeninstabilitäten untersucht und Kathodenerosionsmechanismen erforscht.Vorbereitung des Flugeinsatzes von Lichtbogentriebwerken (ATOS auf P3D-Satellit/ auf Ariane 502 u.a.)
In fünf mit thermischen und magnetoplasma-dynamischen Quellen ausgerüsteten Plasmawindkanälen können die thermischen Bedingungen des Wiedereintritts von Raumflugkörpern in die Erdatmosphäre oder in die Atmosphären anderer Himmelskörper simuliert werden. Im induktiv beheizten Plasmawindkanal PWK3 können Katalyzitätsuntersuchungen von Hitzeschutzmaterialien durchgeführt werden. Entwicklung und Qualifikation von Meßgeräten für Raumgleiter und Rückkehrkapseln.

Theoretisch-numerische Modellbildung der Plasmawindkanalsimulation zur Entwicklung von neuen Diagnostik- und Rechenverfahren.

Entwicklung von Plasmaquellen zur Materialbearbeitung, Veredelung und für chemische Prozessführung.

Einmalige Experimentiereinrichtungen, bestehend aus einer Vakuumanlage mit einem Saugvermögen von 200 000 m3/h bei 1 Pa und einer 6 MW-Hochstromanlage, erlauben Raumflug-Simulationstests und Experimente an elektrothermischen und magnetoplasma-dynamischen Lichtbogentriebwerken.
Für aufwendige numerische Simulationen stehen ein vernetztes Arbeitsplatzrechnersystem sowie Höchstleistungsrechner zur Verfügung.

Arbeitsgebiet: Missions- und Systemanalyse

Entwicklung numerischer Simulations-, Analyse- und Optimierungsverfahren zur Flugführung, Flugleistungsvorhersage und Auslegung zukünftiger wiederverwend-barer Raumtransportsysteme mit Raketen- und Luftatmerantrieben. Für die Bestimmung der missionsbedingten Erfordernisse unterschiedlicher Träger- und Orbitalsysteme, Wiedereintritts- und Rückkehrflugkörper an dem Fahrzeugentwurf wird die Wechselwirkung zwischen Systemeigenschaften, Flugbahnen, Flugbelastungen und -leistungen erforscht. Für die Rückkehrprojekte MIRKA und COLIBRI der DARA werden das thermische Verhalten des MIRKA-Hitzeschutzsystems und die Konzeption einer semi-ballistischen Rückkehrkapsel COLIBRI untersucht.

Arbeitsgebiet: Raumfahrtnutzung und Aerothermodynamik

Systemstudien zu Konzeption, Entwurf, Entwicklung und Betrieb von Raumstationen und Plattformen, zu Untersystemen und Nutzlastelementen und deren Akkommodation. Entwicklung von Technologie-Experimenten und Telescience-Betrieb für die Internationale Raumstation. Sicherheitsstudien für Systeme der bemannten Raumfahrt. Numerische aerothermodynamische Simulation des Wiedereintritts von Raumfahrzeugen: URANUS Navier-Stokes Verfahren für Hochtemperatur-Nichtgleichgewichtsströmungen, adaptives Direkt Simulation Monte Carlo Verfahren LAS VEGAS für verdünnte reagierende Strömungen, HERTA Monte Carlo Simulationsverfahren für spektral aufgelöste Strahlungstransportprozesse in reabsorptiven Gasen. MIRKA-/COLIBRI-Aerothermodynamik.

Veröffentlichungen :

  1. Bareis, B., Braig, W., Rahn, M., and U.M. Schöttle: "Performance Optimization of Turboramjet Engines Propelling a Two-Stage Space Transportation System", Z. Flugwiss. Weltraumforsch. 19 (1995) 236-245
  2. Schwer, A.G., Schöttle, U.M., and Messerschmid, E.: "Operational Impacts and Environmental Effects on Low-Thrust Transfer-Missions of Telecommunication Satellites", Acta Astronautica, Vol. 38, Nos 4-8, pp 561-575, 1996
  3. Rahn, M. and U.M. Schöttle: "Decomposition Algorithm for Performance Optimization of a Launch Vehicle", Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 33, No. 2, March-April 1996
  4. Zimmermann, F., Burkhardt, J., and Schöttle, U.M.: "Comparison of Guidance Concepts for a Semi-Ballistic Reentry Capsule", AIAA Guidance Navigation and Control Conference, July 29-31, 1996/San Siego, CA
  5. Jahn, G., Schöttle, U.M., Messerschmid, E., and H.-D. Speckmann: "Das MIRKA Hitzeschild Experiment", DGLR Jahrbuch 1996 I, DGLR-JT96-096, S. 655-663
  6. Knab, O., Frühauf, H.-H., Messerschmid, E.: "Theory and Validation of the Physically Consistent Coupled Vibration-Chemistry-Vibration Model", AIAA Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 9, No. 2, April-June 1995
  7. Frühauf, H.-H., Knab, O., Daiss, A., Gerlinger, U.: "The URANUS Code - An Advanced Tool for Reentry Nonequilibrium Flow Simulations", Zeitschrift für Flugwissenschaften und Weltraumforschung, Vol. 19, No. 3, Springer, June 1995
  8. Bertrand, R., Glocker, B., Messerschmid, E.: "Synergetische Bahnregelung für die Internationale Raumstation", DGLR-JT96-072, Deutscher Luft- und Raumfahrtkongreß, Dresden, 24-27.09.1996
  9. Laux, M., Fasoulas, S., Messerschmid, E.: "DSMC Simulation of Flow Field with Adaptive Boundary Conditions", AIAA 96-1846, 31st AIAA Thermophysics Conference, New Orleans, June 18-20, 1996
  10. Fasoulas, S., Sleziona, P.C., Auweter-Kurtz, M., Habiger, H., Laure, S.H., Schönemann, A.: "Characterization of a Nitrogen Flow Within a Plasma Wind Tunnel", AIAA Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Juli-Sept., 1995, Vol. 9, No. 3, p422-431.
  11. Auweter-Kurtz, M., Bauer, G., Behringer, K., Dabalà, P., Habiger, H., Hirsch, K., Jentschke, H., Kurtz, H., Laure, S., Stöckle, T., Volk, G.: "Plasmadiagnostics within the Plasma Wind Tunnel PWK", Zeitschrift für Flugwissenschaften und Weltraumforschung Juni 1995, Vol. 19, Nr. 3, pp.166-179
  12. Auweter-Kurtz, M., Hald, H., Koppenwallner, G., Speckmann, H.-D.: "German Experiments Developed for Reentry Missions", Acta Astronautica, Vol. 38, No. 1, pp.47-61, 1996. Auch: IAF-94-1.3.192, 45th IAF Congress, October 1994, Jerusalem
  13. Auweter-Kurtz, M., Kurtz, H., Laure, S.: "Plasma Generators for Re-Entry Simulation", Journal of Propulsion and Power, Nov-Dec. 1996, Vol. 12, No. 6, pp.1053-1061.
  14. Auweter-Kurtz, M., Glocker, B., Gölz, T., Kurtz, H., Messerschmid, E., Riehle, M., Zube, D.: "Arcjet Thruster Development 1083", Journal of Propulsion and Power, Nov.-Dec. 1996, Vol.12, No.6, p.1077
  15. Messerschmid, E., Zube, D., Meinzer, K., Kurtz, H: "Arcjet Development for Amateur Radio Satellite", J. of Spacecraft and Rockets, Vol. 33, No. 1, Jan-Febr. 1996

Weitere Veröffentlichungen von Forschungsarbeiten siehe unter Sonderforschungsbereich 259

IRS 08/2002-