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Grundlagen des Entwurfs von Raumflugzeugen / SFB 253

Fundamentals of Space Plane Design

17.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Der Sonderforschungsbereich 253 erarbeitet Grundlagen, die zur Auslegung zukünftiger wiederverwendbarer Raumtransportsysteme erforderlich sind. Er beinhaltet neben konzeptionellen Arbeiten zu Gesamtentwurf und Triebwerk theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Aerodynamik des Raumflugzeuges und des Antriebs sowie strukturelle Themen. Als Basis für diese Arbeiten wurde ein System mit zwei wiederverwendbaren Stufen gewählt. Die erste Stufe besteht aus einem schlanken Deltafluggerät mit luftansaugendem Antrieb, während die zweite Stufe von einer Rakete angetrieben wird. Die Arbeiten beschäftigen sich mit der Erforschung von physikalischen Zusammenhängen und ihrer experimentellen und rechnerischen Simulation. Ein Schwerpunkt liegt bei der Strömung um die äußere Kontur und bei der Einlauf- und Düsenströmung. Dazu werden Messungen mit Modellen des Raumflugzeuges und seiner Komponenten in unterschiedlichen Windkanälen durchgeführt, wobei Fluggeschwindigkeiten bis zur siebenfachen Schallgeschwindigkeit simuliert werden. Diese Messungen dienen unter anderem zur Verifizierung der in einigen Teilprojekten entwickelten Rechenverfahren. Eine detaillierte Kenntnis der Strömungsphänomene ist erforderlich, um z. B. Druckverteilungen, Auftrieb, Widerstand, Antriebswirkungsgrade und Aufheizraten ermitteln zu können.

The collaborative research centre is concerned with fundamentals of space plane design. The research concentrates on design analysis (overall design, structure, engine) and on experimental and numerical aerodynamics of the vehicles and the propulsion system. The basic space transportation system consists of two reusable stages. The delta-winged first stage is equipped with an air-breathing propulsion system, the second stage with a rocket engine. The research is mainly concerned with physical models of the flow and their experimental and numerical simulation. Important topics are the external flow at the vehicle and the internal flow in inlet and nozzle. Tests with models of the vehicles and their components are performed in several wind tunnels ranging from low speeds up to Mach number 7. The test results help to understand flow phenomena and to verify numerical results. A detailed knowledge of flow phenomena is required for the prediction of pressure distributions, lift, drag, propulsion efficiency, and heating rates.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr.-Ing. Dieter Jacob
Institut für Luft- und Raumfahrt der Technischen Hochschule Aachen
Wüllnerstraße 7 · 52062 Aachen
Tel.: (0241) 8096-800 · Fax.: (0241) 8092233
E-Mail: D.Jacob@ilr.rwth-aachen.de

Further Information: www.ilr.rwth-aachen.de/sfb253/