Aktive Kühlungsmethoden an umströmten Strukturen zur Reduktion thermaler Lasten

对气流包围的结构采用主动冷却方法以减少热负荷

• 批准号: 39747678
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Herbert Olivier
• 金额: --
• 依托单位: Lehrgebiet und Abteilung für Hochtemperatur-Gasdynamik, Stoßwellenlabor (SWL)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2009-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/39747678?language=en
• 关键词: Aktive; hlungsmethoden; umstr; mten; Strukturen

Im Hyperschallflugbereich operierende, vor allem aber in die Atmosphäre wieder eintretende Fluggeräte werden einer hohen Temperaturbelastung ausgesetzt. Dabei würden ohne Kühlungsmaßnahmen die Einsatzgrenzen der meisten bekannten Materialien überschritten. Die heutigen Kühl- und Thermalschutzsysteme insbesondere für Strukturen, die sich in der Außenströmung befinden, können in ihrer Funktionsweise als passiv bezeichnet werden, d.h. sie nehmen keinen direkten Einfluss auf die Strömung zur Reduzierung der Wärmelasten. Eine Alternative zu den bestehenden Systemen stellt der Einsatz einer aktiven Kühlung zum Schutz vor allem der thermisch am stärksten belasteten Bereiche dar. Dabei wird durch Ausblasen eines Kühlgases an der Oberfläche ein Kühlfilm gebildet, der den in die Struktur eindringenden Wärmestrom abtransportiert. Die Vergangenheit zeigt aber auch, dass neben der Effektivität die Zuverlässigkeit eines Thermalschutzes von größter Bedeutung ist. Sie kann mit einem geeigneten, aktiven System erhöht werden, da in diesem Fall ein lokaler Ausfall des Systems durch eine erhöhte Kühlmittelausblasung stromauf der Störstelle kompensiert werden kann. Erste Untersuchungen an einfachen Modellgeometrien weisen auf ein hohes Potential der aktiven Kühlung im Hyperschall hin. Mit relativ geringen Kühlmassenströmen ließen sich die Wärmelasten direkt stromab der Ausblasstelle um bis zu 90 % reduzieren. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es nun zunächst anhand einfacher Geometrien die physikalischen Zusammenhänge der das Problem der aktiven Kühlung beschreibenden Parameter experimentell und numerisch zu untersuchen. Der Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf der Beeinflussung von Staupunkt- und Rampenströmungen. Es sollen sowohl die Geometrie des umströmten Körpers sowie der Kühlöffnung als auch die Strömungsparameter in experimentellen und numerischen Untersuchungen variiert werden, um ein möglichst umfassendes Bild der Strömungsvorgänge bei Ausblasung eines Kühlgases unter Hochenthalpiebedingungen, wie sie für den Wiedereintritt von Raumfahrzeugen typisch sind, zu erhalten.

在Hyperschallflugbereich operierende中，或者在大气中进行任何飞行，韦尔登的温度都很高。Dabei würden ohne Kühlungsmaßnahmen die Einsatzengzen der meisten bekannten Materialien überschritten. Die heutigen Kühl- und Thermalschutzsysteme insbesondere für Strukturen，die sich in der Außenströmung befinden，können in ihrer Funktionsweise als passiv bezeichnet韦尔登，d.h.它们不能直接影响到减少垃圾的强度。Eine Alternative zu den bestehenden Systemen stellt der Einsteiner einer aktiven Kühlung zum Schutz vor allem der thermisch am stärksten belasteten Bereiche dar. Dabei wird durch Ausblasen eines Kühlgasan der Oberfläche ein Kühlfilm gebildet，der den in die Struktur eindringenden Wärmestrom abtransportiert.此外，还需要考虑的是，Zuverlässigkeit是一种热防护装置。您可以使用一个非常好的系统，激活韦尔登，在秋天通过一个非常好的Kühlmittelausblasung stromaf der Störstelle kompensiert韦尔登可以实现一个系统的局部崩溃。第一次研究是一个新的几何模型，它揭示了在高超声速下激冷的可能性。Mit relativ geringen Kühlmassenströmen ließen sich die Wärmelasten direkt stromab der Ausblasstelle um bis zu zu reduzieren.这些问题的研究是一个物理学上的几何学问题，它可以通过参数实验和数值计算来解决。我们的研究重点在于对Staupunkt- und Rampenströmungen的影响。在实验和数值计算中，也可以将Kühlöffnung的Strömungsparameter（Strömungsvorgänge）的几何参数改变为韦尔登，这是一个非常重要的Kühlgasunter Hochenthalpiebedingungen的Strömungsvorgänge的几何图形，它可以为Raumfahrzeugen类型提供Wiedereintritt。