Scramjet (GRK 1095)

 

Aero-thermodynamische Auslegung eines Scramjet-Antriebssystems für zukünftige Raumtransportsysteme (RWTH-Beteiligung)

 

Ziele des Graduiertenkollegs

Als Antriebssysteme für zukünftige, hyperschallschnelle Fluggeräte sowie für wiederverwendbare Raumtransportsysteme stellen luftatmende, mit Verbrennung bei Überschall arbeitende, integrierte Triebwerke – so genannte Scramjets – im Machzahlbereich M>5 eine echte Alternative zur klassischen Raketentechnologie dar.

Entwicklung eines Scramjet-Demonstrators

Das globale wissenschaftliche Ziel der in diesem Graduiertenkolleg vernetzten Projekte ist es, sowohl experimentell als auch numerisch die Grundlagen zu schaffen, um einen Scramjet-Demonstrator zu erarbeiten, bei dem alle Elemente eines kompletten Antriebssystems integriert und auf die konkrete Verwendung hin ausgerichtet sind.

Als solche Elemente des Antriebsystems können z.B. Vorkörper, Einlauf, Isolator, sowie die Brennkammer zur Überschallverbrennung und die Schubdüse genannt werden.

Hierzu werden Probleme auf den Gebieten der

• Aero- und Gasdynamik (Vorkörperumströmung, Strömung an den Verdichtungsrampen mit besonderem Fokus auf die Stoß-Grenzschicht-Interaktion, Innenverdichtung und Schubdüse), der
• Thermodynamik (mit Schwerpunkt im Bereich der Überschallverbrennung), sowie der
• Materialkunde, so z.B. beim Einsatz hochfester Faserkeramiken im Bereich der Brennkammer, untersucht.

  Urheberrecht: © GRK 1095 Überschallfilmkühlung mit Heliumeinspritzung in einem Scramjet; dargestellt sind die turbulenten Strukturen und Verdichtungsstöße

Gleichzeitig sind aber auch entsprechende Gesamtsystemanalysen notwendig, ohne die die sehr komplexe Integration der Einzelkomponenten zu einem funktionierenden Scramjet-Demonstrator nicht möglich wäre.

Hierzu werden bestehende Methoden und Verfahren angewendet und auf die sich hier konkreten ergebenden Probleme spezifisch angepasst.

Weiterentwicklung der in den SFB erzielten Ergebnisse

Als Ausgangsdatenbasis der durchzuführenden Forschungsarbeiten sollen Ergebnisse verwendet werden, die in den drei abgeschlossenen Sonderforschungsbereichen 253, 255 und 259 über viele Jahre hinweg sehr erfolgreich und in großem Umfang auf diesen Gebieten erzielt wurden.

Somit kann ein gewisser Wissenstransfer erreicht werden, der die Grundlage für eine anwendungsspezifische Weiterentwicklung der erarbeiteten Ergebnisse darstellt.

Sprecher und Sprecheruniversität

Sprecher des Graduiertenkollegs ist Professor Dr.-Ing. Bernhard Weigand vom Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt (ITLR) an der Universität Stuttgart.