J. Hupfer

Für die atmosphärische Höhenforschung sind Höhenforschungsraketen derzeit die einzige Möglichkeit, in-situ-Messdaten in einem Bereich von ca. 50 km bis 150 km Höhe zu gewinnen, da dort die geringe Atmosphärendichte zu wenig Auftrieb für Ballons und zu viel Widerstand für Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen bringt. Als alternative Technologie zur Verbringung von wissenschaftlichen Nutzlasten (z.B. Messinstrumenten) in diesen Bereichen kommen pulvergetriebene Gasbeschleuniger in Betracht, die einem Flugkörper eine hohe Anfangsgeschwindigkeit zum Erreichen der erforderlichen Höhe übertragen. Am Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI werden solche Beschleuniger derzeit in der Raumfahrttechnologie eingesetzt, um die Wirkung von Weltraummüll- oder Mikrometeoriten-Einschlägen auf Satelliten zu untersuchen. Sie ermöglichen so die Entwicklung von geeigneten Schutzmaßnahmen. Pulvergetriebene Gasbeschleuniger stellen eine kosteneffiziente Methode zur Verbringung kompakter Nutzlasten zur Atmosphärenforschung mit hoher Wiederholrate dar. Im Rahmen eines Projekts wurde die Leichtbauträgerstruktur eines Flugkörpers für eine Höhenforschungs-Nutzlast entwickelt, die für die hohen mit einem derartigen Beschleuniger verbundenen Beschleunigungslasten ausgelegt ist. Der Flugkörper soll eine Nutzlast auf eine Höhe von 50 km bis 150 km befördern. Bei der Auslegung waren dabei Randbedingungen wie z.B. durch den Beschleuniger begrenzte Abmessungen und Gewicht des Flugkörpers, die Akkommodation der Nutzlast, aerothermodynamische Aspekte wie Flugstabilität und die thermalen Lasten an der Spitze des Flugkörpers zu berücksichtigen.

For atmospheric sounding, sounding rockets are currently the only way to acquire in-situ measurement data in the altitude range of approximately 50 km to 150 km, as the low atmospheric density at this altitude provides insufficient lift for balloons and too much drag for satellites in low Earth orbit. As an alternative technology for delivering scientific payloads (e.g., measuring instruments) to these regions, powder-driven gas accelerators are being considered. These accelerators impart a high initial velocity to a spacecraft, enabling it to reach the required altitude. At the Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics, Ernst-Mach-Institute, EMI, such accelerators are currently being used in space technology to investigate the effects of space debris or micrometeorite impacts on satellites. This enables the development of suitable protective measures. Powder-driven gas accelerators represent a cost-effective method for delivering compact payloads to atmospheric research at high repetition rates. Within the scope of a project, a lightweight support structure for a high-altitude research payload was developed, designed to withstand the high acceleration loads associated with such an accelerator. The missile is intended to carry a payload to an altitude of 50 km to 150 km. The design took into account boundary conditions such as the missile's dimensions and weight, limited by the accelerator, the payload's accommodation, aerothermodynamic aspects like flight stability, and the thermal loads at the missile's nose.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2012

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201211144054

Höhenforschungs-Nutzlast, Hyperschallflugkörper

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09.11.2012