Institutsleiter

Prof. Dr.-Ing.
Stefanos Fasoulas

Stellvertreter

Prof. Dr.-Ing. Sabine Klinkner

Prof. Dr. rer. nat. Alfred Krabbe

Sekretariat
Prof. Fasoulas

Larissa Schunter

Sekretariat
Prof. Klinkner

Annegret Möller

Sekretariat
Prof. Krabbe

Barbara Klett

Administration

Dr. Thomas Wegmann

 


Institut für Raumfahrtsysteme
Pfaffenwaldring 29
70569 Stuttgart

Tel. +49 711 685-69604
Fax +49 711 685-63596

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Thermische Lichtbogentriebwerke

Übersicht

Lichtbogentriebwerke (engl. Arcjets) bilden den Übergang von thermischen zu rein elektrischen Schuberzeugern. Nukleare oder solare Primärenrgie wird zunächst in elektrische Zwischenenergie und schließlich in thermische Energie umgewandelt. Ein an Bord gelagerter, flüssiger/ gasförmiger Treibstoff wird nach seiner chemischen Zersetzung im Lichtbogen zusätzlich aufgeheizt und durch thermodynamische Expansion in Form von kinetischer Energie freigesetzt. Arcjets sind Niedrigschub-Triebwerke (mN-Bereich), die im kontinuierlichen oder gepulsten Betrieb zur Bahn- und Lageregelung eingesetzt werden können.

Schematische Darstellung der Funktionsweise eines Thermischen Lichtbogentriebwerks

Die Stützmasse wird in einem Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Düsenhals erhitzt. Das Gas expandiert anschließend auf konventionellem Wege in einer Düse. Der Schubbereich liegt zwischen 0,1 und 1 N bei einem spezifischen Impuls von 500 bis 700 s für Ammoniak oder Hydrazin als Treibstoff. Bei Verwendung von Wasserstoff konnten mit regenerativ gekühlten 5 - 10 kW Geräten bereits Werte bis 1200 s bzw. bis 2000 s bei 100 kW Triebwerken erreicht werden. Angewendet werden diese Triebwerke für Orbitkontrolle von geostationären Satelliten und andere Aufgaben im erdnahen Orbit. In Deutschland wird an der Universität Stuttgart und bei DASA-RI in Bremen an dieser Entwicklung gearbeitet.

Komponenten

  • Energieversorgung & Elektrische Leitungen
  • Schuberzeuger
  • Gehäuse
  • Isolatoren
  • Kathode
  • Treibstofftank & Treibstoffleitungen
  • Gasgeneratoren (bei flüssigen Treibstoffen notwendig, z.B. Hydrazin)
  • Arcjet Missions Management Subsystem

Thermische Lichtbogenantriebe

Simulation und Thermalanalyse

Diagnostik

Testanlagen