G. Brenner

Für die aerothermische Auslegung von wiederverwendbaren Wiedereintrittsflugkörpern, wie z.B. HERMES oder SPACE-SHUTTLE, ist die zuverlässige Vorhersage der thermischen Belastung der Körperoberfläche sowie der aerodynamischen Kräfte von großer Bedeutung. Hierbei interessieren insbesondere die Einflüsse von Hochtemperatureffekten in Luft, d.h. die Anregung innerer Molekülfreiheitsgrade sowie Dissoziations- und Ionisationsreaktionen von Stickstoff- und Sauerstoffverbindungen, da diese einen entscheidenden Einfluß auf die makroskopischen Größen in der strömenden Luft, beispielsweise die Temperatur und Dichte, haben. Die charakteristischen Relaxationsgeschwindigkeiten der chemischen Reaktionen in Luft sind unter Wiedereintrittsbedingungen sehr verschieden von den charakteristischen Strömungsgeschwindigkeiten, so daß diese Reaktionen i.A. im Nichtgleichgewicht sind. Diese endlichen Relaxationsgeschwindigkeiten können die Strömungsgrößen ebenfalls stark beeinflußen und zu zusätzlichen Effekten führen, beispielsweise einer Druckpunktwanderung ("pitch-up moment"), die im Rahmen von vereinfachenden Annahmen , z.B. für chemisches Gleichgewicht, nicht berücksichtigt werden. Die Auswirkungen, die die Einbeziehung von diesen Nichtgleichgewichtseffekten in eine numerische Simulation zur Bestimmung der aerodynamischen Eigenschaften und der thermischen Belastung haben, wird in der vorliegenden Untersuchung anhand einer Modellkonfiguration untersucht. Insbesondere interessiert der Einfluß von Hochtemperatureffekten auf die Struktur der Strömung im Bereich von aerodynamischen Steuereinrichtungen (body-flap), da dort komplexe Stoß-Stoß und Stoß-Grenzschicht Wechselwirkungen auftreten, die zu sehr großen lokalen Wärmelasten führen. Als Modellkonfiguration für die luvseitige Oberfläche von HERMES 1.0 mit ausgefahrenem Höhenruder wird ein rotationsymmetrischer Hyperboloid mit Rampe verwendet. Anhand dieser Konfiguration lassen sich umfangreiche Untersuchungen und Parametervariationen durchführen [2][3]. In der vorliegenden Untersuchung wurde das bei DLR SM-TS entwickelte Verfahren NSHYP verwendet, das zur Simulation reibungsbehafteter und reibungsfreier, reagierender Hyperschallströmungen im chemischen und thetmischen Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht konzipiert wurde.

8. DGLR-Fach-Symposium, Köln, 1992

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 6 Seiten

DGLR-Bericht, 1992, 1992-07, Strömungen mit Ablösung; S.283-288; 1992; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

hyperschall, aerodynamics

Bestellbar

1992