Institute of Space Systems
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Universität Stuttgart

Chemische Raumfahrtantriebe

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Chemische Raumfahrtantriebe - Wintersemester 2009/2010
Dozent Prof. Dr. Stefan Schlechtriem
Dipl.-Ing. Martin Riehle, EADS-Astrium, Lampoldshausen
Zeit & Ort Mo. 15:30 - 17:00 Uhr, V 27.01 (Vorlesung)
Umfang 2 SWS Vorlesung
Bemerkung Vertiefungsfach Raumfahrtsysteme
ILIAS Der Zugang zu Vorlesungsunterlagen erfolgt über die Platform ILIAS
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Übersicht Vorlesungsinhalt
Die Vorlesung behandelt Eigenschaften, Berechnungs- bzw. Auslegungsmethoden sowie Entwicklungstrends, Erprobungsaspekte und Einsatzbedingungen chemischer Raumfahrtantriebe, wobei Flüssigkeitsraketen und deren Teilsysteme im Vordergrund stehen.

Zunächst werden Probleme der Treibstoff-Förderung und -Aufbereitung, der Verbrennung und Instabilitäten im Brennraum, der Stoßbildung und Strömungsablosung in Düsen sowie des Thermalschutzes einschließlich konstruktiver Maßnahmen diskutiert. Die Modellbeschreibung und numerische Simulation von Einzelphänomenen leitet über auf die Betrachtung von Arbeitszyklen von Hochleistungsraketen. Die Triebwerksleistungen werden dabei im Kontext mit den Antriebserfordernissen und Bedingungen des Trägergesamtsystems bzw.  der Mission bewertet.

Im zweiten Vorlesungsteil werden vor dem Hintergrund der weltweiten Wettbewerbssituation und des Transportbedarfs die derzeit wichtigsten Trägersysteme im Vergleich diskutiert und Weiterentwicklungen zur Transportkostensenkung dargestellt.  Die Schwerpunktsetzung betrifft hierbei die Verbesserungsmaßnahmen bzw. Neuentwicklungen der Raketenantriebe für das europäische Trägersystem Ariane 5. Diese Betrachtung wird auf moderne Transferstufen- und Satellitenantriebe ausgedehnt. Die Schwierigkeiten der Flugleistungsvorhersage (Wechselwirkungen, Bahnoptimierung, Massen- und Kostenschätzung) der Missions- und Systemanalysen werden erläutert und Aspekte der Systemerprobung bzw. Flugqualifikation exemplarisch dargestellt. Diese betreffen insbesondere zukünftige wiederverwendbare Raumtransportsysteme, für die auch luftsaugende Antriebskonzepte in Betracht kommen, und deren Schlüsseltechnologien. Abschließend werden aktuelle Entwicklungstrends und internationale Programme zur Technologie-Entwicklung und -Demonstration unter Betonung europäischer Vorhaben aufgezeigt.

  • 1. Einleitung, Wiederholung der Grundbegriffe und Grundlagen
  • 2. Flüssigtreibstoffe, Brennkammer, Mischungsverhältnis
  • 3. Vorgänge in der Brennkammer und Düse, Modellannahmen: Gleichgewichts-, eingefrorene Strömung /li>
  • 4. Treibstoffförderung, Triebwerkszyklen, Antriebskonzepte
  • 5. GASTDOZENT: Treibstoffaufbereitung, Verbrennungsphänomene
  • 6. GASTDOZENT: Brennkammerkühlung, Düsenströmung
  • 7. Feststoffantriebssysteme und Hybridtriebwerke - studentische Raketengruppe HYEND
  • 8. aktuelle Trägersysteme im Vergleich: Ariane 5, Delta IV, Soyuz
  • 9. Konkurrenzsituation, Trägermarkt und Kosten
  • 10. Eigenschaften luftatmender Antriebe und neue Trägerkonzepte
  • 11. GASTDOZENT: Kleinantriebe und Satellitenantriebe
  • 12. GASTDOZENT: Oberstufen und ATV
  • 13. Exkursion zum Raketenteststand in Lampoldshausen