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Hochtemperaturprobleme rückkehrfähiger Raumtransportsysteme / SFB 259

High Temperature Problems of Reusable Space Transportation Systems

17.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Ziel des Sonderforschungsbereichs ist die Erarbeitung von grundlegenden neuen Erkenntnissen und Methoden auf dem Gebiet der Hochtemperaturprobleme zukünftiger, rückkehrfähiger Raumtransportsysteme. Bei diesen Transportsystemen, die aerodynamisch getragen und mit luftatmenden Triebwerken ausgerüstet sind, treten beim Aufstieg wie auch beim Wiedereintritt sehr hohe Temperaturen in den reagierenden Strömungen und in den Strukturen auf. Deshalb müssen zur Realisierung dieser Transportsysteme genaue Kenntnisse über die Wechselwirkung der heißen Strömungen mit den Strukturen aus hochtemperaturbeständigen Werkstoffen erforscht werden. Werkstoffe, Bauweisen und Strukturen sowie deren Prüfung und Berechnung sind kritische Elemente für die Entwicklung zukünftiger Raumtransportsysteme. Untersucht wird insbesondere das Verhalten von nichtmetallischen Verbundwerkstoffen C/C und C/C-SIC (Keramiken aus Kohlenstoff und Silizium-Kohlenstoff-Verbindungen) bei den auftretenden hohen Temperaturen. Für eine zuverlässige Beherrschung der Wärmebelastung und deren Simulation im Labor werden verbesserte Diagnoseverfahren unter Wiedereintrittsbedingungen und vertiefte Kenntnisse des Stoffverhaltens, der Verbrennungsprozesse und der Betriebsvorgänge erarbeitet. Die Klärung dieser komplexen Problematik wird in einer engen Zusammenarbeit zwischen den Forschern der beteiligten Disziplinen durchgeführt.

The objective of this collaborative research centre is to acquire new basic knowledge and develop investigation methods in the field of high temperature problems of future reusable space vehicles, defined as aerodynamically sustained transport devices equipped with air-breathing engines and operating in the hypersonic range. The capacibility of these transport devices to take off and land horizontally and therefore their reusability requires one or two-staged winged flight vehicles which cover all flight ranges up to Mach 25 between take off, earth orbiting and landing. Thereby during a hypersonic flight, especially during the reentry of the upper stage, extremely high temperatures are encountered, posing problems to which solutions have to be described and investigated. For the realization of the entire transport system it is therefore essential that exact information is acquired on the interaction of the hot flow with the structure made from high temperature materials. The work of the collaborative research centre 259 places its emphasis primarily on this subject. Materials, construction methods and hot structures as well as their realistic computation and testing are critical factors for the development of future space vehicles. In particular the behaviour of non-metallic compound materials C/C and C/SIC (carbon fibre reinforced carbon and carbon fibre reinforced sillicon carbide) at the encountered high temperatures is investigated. To achieve a reliable control of the thermal loads, it is essential for the projected missions to have improved diagnostic methods under reentry conditions and detailed knowledge of the material behaviour, combustions processes and the operation procedures. These complex problems are solved by a close cooperation between the scientists of the disciplines concerned.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr.-Ing. Siegfried Wagner
Institut für Aerodynamik und Gasdynamik der Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 21 · 70550 Stuttgart
Tel.: (0711) 685-3401 · Fax.: (0711) 685-3438
E-Mail: wagner@iag.uni-stuttgart.de

Further Information: www.irs.uni-stuttgart.de/SFB/sfb259-home.html