Experimental investigation of inductively heated radiofrequency plasma generators and their flows for re-entry simulation

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Die Arbeitsgruppe der Antragstellerin entwickelt seit Jahren Plasmageneratoren für Plasmawindkanäle (PWK). Innerhalb des Vorhabens sollen induktiv beheizte Radiofrequenz-Plasmageneratoren (IPG) des Instituts für Raumfahrtsysteme (IRS), Universität Stuttgart, hinsichtlich ihrer Betriebscharakteristik untersucht werden. Im Vordergrund steht der Einsatz der Generatoren zur Simulation des Wiedereintritts eines Raumflugkörpers in die Erdatmosphäre, die Arbeitsgase sind demzufolge Luft bzw. deren Bestandteile N2 und 02. Zu vermessen sind elektrodynamische Größen wie die Leistungsbilanzen der Generatoren und lokale Größen im hochenthalpen Freistrahl. Hierbei sind optische Untersuchungen sowie Messungen mit Sonden vorgesehen. Dadurch soll die Funktionsweise induktiver Plasmageneratoren, die durch die komplexe Wechselwirkung des hochfrequenten elektromagnetischen Feldes mit Plasma im thermischen und reaktiven Nichtgleichgewicht bestimmt wird, im Detail geklärt werden. Eine wichtige Aufgabe ist dabei die Untersuchung des Einflusses der Frequenz und der Induktivität des IPG. Dazu soll der Bau eines IPG mit höherer Induktivität dienen. Der Aufbau des vorhandenen IPG3 ermöglicht eine Untersuchung des Plasmas im Entladungsrohr des IPG mit Hilfe von optischen Messverfahren, so dass auch hier plasmaphysikalische und elektrodynamische Mechanismen untersucht werden können. Die gewonnenen Daten werden in weiteren Vorhaben bei der physikalischen Modellierung zur numerischen Simulation von PWK-Strömungen genutzt werden.