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Die Erfindung betrifft eine Triebwerksvorrichtung für einen Flugkörper, umfassend eine Brennkammer mit einem Halsbereich und einem Düsenbereich mit einer Düsenwandung, wobei sich der Düsenbereich von dem Halsbereich ausgehend zu einem Austrittsende hin bezogen auf eine Brennkammerachse erweitert, und eine dem Düsenbereich zugeordnete Schürze mit einer Schürzenwandung, wobei die Schürze bezogen auf das Austrittsende stromabwärts positioniert ist und das Austrittsende des Düsenbereichs umgibt, die Schürzenwandung zu der Düsenwandung mindestens am Austrittsende des Düsenbereichs in einem spitzen Winkel von der Brennkammerachse weg liegt, und die Schürze an einem Haltebereich fixiert ist, von welchem aus der Flugkörper, welcher mit der Triebwerksvorrichtung versehen ist, startet, wobei die Schürze so positioniert ist, dass unterhalb von der Schürze ein Raumbereich liegt, über welchen Luft einströmbar ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung einen Prüfstand oder eine Startrampe für einen Flugkörper.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung einer Seitenlast bei einer Triebwerksvorrichtung, insbesondere in einer Startphase und/oder Abschaltphase.
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Aus der
US 4 480 437 A ist eine entfaltbare Vorrichtung zur Erweiterung der Düse eines Raketenmotors bekannt, welche aus einer kegelstumpfförmigen Schürze besteht, die durch einen Stapel von Röhrenringen oder Spulen gebildet ist, die miteinander verschweißt sind. Die Röhrenringe oder Spulen haben dabei einen Querschnitt, welcher in der Richtung des Stapels abgeflacht ist. Ferner ist eine pyrotechnische Vorrichtung vorgesehen, welche in der Röhre aufgenommen ist und genügend Druck erzeugen kann, um die Abmessungen der Röhre in Richtung des Stapels nach Zündung zu erhöhen.
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Aus der
US 3 249 306 A ist eine automatisch einstellbare Düse für eine Rakete bekannt, welche ein Teil mit einem festen Durchmesser umfasst, welcher einen Auslass einer Brennkammer eines Raketenmotors umgibt. Ferner ist eine verlängerte röhrenförmige Schürze vorgesehen, welche mit ihrem vorderen Ende an dem Teil mit einem festen Durchmesser fixiert ist und sich rückwärtig davon erstreckt. Die Wand der Schürze hat eine Mehrzahl von sich longitudinal erstreckenden Wellungen.
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Die JP H07- 139 431 A offenbart eine Düse, bei der ein innerer Zylinder an einer inneren Umfangsfläche der Düse mittels eines Trennbolzens fixiert ist.
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Die
US 2 998 754 A zeigt und beschreibt eine Startrampe für einen Flugkörper.
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Die
US 6 574 964 B1 offenbart eine Raketendüse zur Kontrolle von Strömungsablösungen und zur Reduktion von Seitenlasten.
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Aus der US 2002 / 0 059 800 A1 ist eine Vorrichtung zur Kontrolle von Strömungsabösungen innerhalb einer Raketendüse bekannt.
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Während des Startvorgangs und auch des Abschaltvorgangs einer Triebwerksvorrichtung eines Flugkörpers und insbesondere einer Rakete kommt es zu einer Strömungsablösung im Überschallbereich des Düsenbereichs. Diese Strömungsablösung ist unsymmetrisch über den Umfang des Düsenbereichs verteilt und fluktuiert. Die unsymmetrische Verteilung führt zu starken Seitenlasten. Die Seitenlasten während des Startvorgangs und des Abschaltvorgangs einer Triebwerksvorrichtung können weit über den Seitenlasten einer mit Nominalbrennkammerdruck betriebenen Triebwerksvorrichtung liegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triebwerksvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher die Seitenlasten reduziert sind.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Triebwerksvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Abstand zwischen dem Austrittsende des Düsenbereichs und der Schürze liegt.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Einsaugquerschnitt vergrößert. Dadurch lässt sich der Massenstrom an eingesaugter Umgebungsluft sowie die Geschwindigkeit der eingesaugten Umgebungsluft im Vergleich zu einer Triebwerksvorrichtung ohne Schürze erhöhen. Es lässt sich eine Dämpfung von asymmetrisch verteilten, fluktuierenden Strömungsablösungen sowie eine Druckreduktion in einem abgelösten Bereich erreichen. Dies wiederum führt zu einer erheblichen Reduktion von Seitenlasten.
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Weiterhin lässt sich eine Strömung im Nominalbetrieb der Triebwerksvorrichtung stabilisieren.
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Eine Schürze selber hat grundsätzlich keine Auswirkung auf einen Volllastbetrieb der Triebwerksvorrichtung.
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Die Schürze ist fest mit einem Prüfstand oder einer Startrampe verbunden und wirkt nur während der Startphase auf den Düsenbereich.
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Durch das Vorsehen einer Schürze lassen sich Seitenlasten reduzieren. Dadurch werden auch geringere Querkräfte erzeugt. Dadurch können Stellelemente, welche Querkräfte in die Struktur des Flugkörpers leiten, mit geringerem konstruktivem Aufwand realisiert werden. Gleiches gilt auch für die Struktur des Flugkörpers. Dadurch lassen sich die Kosten für die Triebwerksvorrichtung und die Struktur des Flugkörpers erniedrigen, die Nutzlastkapazität lässt sich steigern und es lassen sich auch Nutzlasten verwenden, welche empfindlich gegenüber Querkräften sind.
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Der konstruktive Aufwand zur Anpassung der Triebwerksvorrichtung an die Startphase ist verringert.
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Die Schürze ist an einem Haltebereich fixiert, von welchem aus ein Flugkörper, welcher mit der Triebwerksvorrichtung versehen ist, startet. Der Haltebereich ist insbesondere Teil einer Startrampe. Es lässt sich dann für die Startphase eine Seitenlastreduzierung erreichen, wobei die Schürze bodenbehaftet bleibt und damit der Flugkörper die entsprechende Schürze nicht mittransportieren muss.
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Insbesondere erweitert sich die Schürze bezogen auf die Brennkammerachse nach außen. Dadurch lässt sich ein größerer Einsaugquerschnitt im Vergleich zu dem Austrittsende des Düsenbereichs erreichen.
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Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die Schürze an einem Austrittsende, welches dem Austrittsende des Düsenbereichs abgewandt ist, eine größere Querschnittsfläche aufweist als der Düsenbereich an seinem Austrittsende zur Schürze.
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Es ist ferner günstig, wenn die Schürze rotationssymmetrisch zur Brennkammerachse ausgebildet ist, um effektiv asymmetrische Fluktuationen dämpfen beziehungsweise reduzieren zu können.
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Insbesondere ist der Düsenbereich der Düsenbereich einer Überschalldüse. Es können dann durch Strömungsablösung verursachte Fluktuationen reduziert werden.
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Insbesondere liegt am Übergang vom Austrittsende des Düsenbereichs zu der Schürze zwischen der Düsenwandung und der Schürzenwandung ein Knick vor. (Es liegt dann eine Übergangskontur vor, welche am Übergang nicht differenzierbar ist. Grundsätzlich ist es günstig, wenn der Übergang selber stetig ist, das heißt ohne Lücke. Es kann auch ein kleiner Spalt vorgesehen sein, insbesondere wenn die Schürze bodenfest angeordnet ist.) Durch einen solchen Knick lässt sich im Nominalbetrieb der Triebwerksvorrichtung die Strömung stabilisieren. Ferner lässt sich der Einsaugquerschnitt erhöhen.
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Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der spitze Winkel im Bereich zwischen 3° und 15° liegt und insbesondere beispielsweise bei 5°, 7°, 10° oder 15° liegt.
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Es hat sich ferner als günstig erwiesen, wenn eine Länge der Schürze längs der Brennkammerachse höchstens 25 % der Länge des Düsenbereichs längs der Brennkammerachse liegt.
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Insbesondere ist es günstig, wenn eine Länge der Schürze längs der Brennkammerachse im Bereich zwischen 0,3 und 2,5 und insbesondere im Bereich zwischen 0,5 und 2 eines Radius im Halsbereich liegt. Dadurch ergibt sich eine für die Dämpfung von Fluktuationen beziehungsweise für die Reduzierung von Fluktuationen optimierte Dimensionierung.
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Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Abstand zwischen dem Austrittsende des Düsenbereichs und der Schürze bei bis zu 0,6 eines Radius im Halsbereich liegt und insbesondere bei bis zu 0,5 liegt und insbesondere bei circa 0,4 liegt. Bei einer Ausführungsform liegt dieser Abstand zwischen dem Austrittsende des Düsenbereichs und einem entsprechenden dem Austrittsende des Düsenbereichs zugewandten Ende der Schürze beispielsweise bei circa 5 cm.
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Günstig ist es, wenn die Schürzenwandung eine Kontur aufweist, welche entlang einer Isobaren liegt. Wenn entsprechend die Kontur der Schürze entlang einer Scherschicht liegt, dann lässt sich während des Aufstiegs eines Flugkörpers (insbesondere Rakete) ein schneller Sprung der zuvor bereits am Boden stabilisierten Strömungsablösung der voll fließenden Düse zum Austrittsende der Schürze gewährleisten. Weiterhin kann so ein Impulsgewinn erzielt werden.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Prüfstand oder eine Startrampe für einen Flugkörper vorgesehen, welcher mit einer erfindungsgemäßen Triebwerksvorrichtung versehen ist, wobei der Prüfstand oder die Startrampe einen nicht-mitfliegenden Haltebereich umfasst, an dem die Schürze angeordnet ist. Dadurch lassen sich direkt beim Startvorgang Seitenlasten reduzieren, wobei die Schürze nicht-mitfliegend ist und dadurch die Schürze die Nutzlast nicht reduziert, wobei ein Abstand zwischen dem Austrittsende des Düsenbereichs und der Schürze liegt.
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Insbesondere liegt der Abstand zwischen dem Austrittsende des Düsenbereichs und der Schürze im Bereich zwischen 0 und 0,6 eines Radius im Halsbereich und insbesondere zwischen 0 und 0,5. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt der Abstand bei circa 0,4 des genannten Radius.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reduzierung einer Seitenlast bei einer Triebwerksvorrichtung, bei einer Startphase eines Flugkörpers, welcher mit der Triebwerksvorrichtung versehen ist, wird einem Düsenbereich (und insbesondere Überschalldüsenbereich) der Triebwerksvorrichtung eine Schürze zugeordnet, welche einen größeren Austrittsquerschnitt aufweist als der Düsenbereich, wobei mittels der Schürze eine größere Luftmenge in einen Ablösungsbereich des Düsenbereichs eingesaugt wird im Vergleich zum Fall ohne Schürze, und die Schürze wird an einem Haltebereich fixiert, von welchem aus der Flugkörper startet, wobei unterhalb der Schürze ein Raumbereich liegt, über welchen Luft einströmbar ist, und wobei ein Abstand zwischen einem Austrittsende des Düsenbereichs und der Schürze liegt.
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Durch die Schürze wird der Einsaugquerschnitt erhöht, so dass eine größere Luftmenge eingesaugt werden kann. Diese Luftmenge weist ferner eine größere Geschwindigkeit auf. Dadurch lassen sich asymmetrische Fluktuationen sowohl in einer Ablösezone als auch in einem abgelösten Bereich dämpfen beziehungsweise reduzieren und die Seitenlast ist verringert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläuterten Vorteile auf.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Flugkörpers mit einer Triebwerksvorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Triebwerksvorrichtung, welche aus dem Stand der Technik bekannt ist;
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Triebwerksvorrichtung;
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Triebwerksvorrichtung in Verbindung mit einer Startrampe;
- 5 eine schematische Darstellung der Funktion einer Schürze (Bereich I) im Vergleich zu dem Fall ohne Schürze (Bereich II); und
- 6 eine Darstellung der Seitenlast als Funktion des Druckverhältnisses po/pa (Brennkammerdruck zu Umgebungsdruck bei einem Kaltgasmodell) für den Fall, dass keine Schürze vorhanden ist, eine Schürze in einem spitzen Winkel von 5° und eine Schürze in einem spitzen Winkel von 7° vorhanden sind.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Flugkörpers 10, welcher in 1 schematisch gezeigt ist, ist eine Rakete. Diese umfasst einen Hauptkörper 12, mit dem eine Nutzlasteinheit 14 befördert werden kann. Die Rakete weist beispielsweise zwei Feststoff-Booster 16 auf.
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Der Hauptkörper 12 umfasst einen ersten Tank 18 und einen zweiten Tank 20. Der erste Tank 18 nimmt einen Brennstoff auf, wie beispielsweise flüssigen Wasserstoff. Der zweite Tank 20 nimmt einen Oxidator auf.
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An dem Hauptkörper 12 des Flugkörpers 10 ist eine als Ganzes mit 22 bezeichnete Triebwerkvorrichtung angeordnet. Diese wird mit Brennstoff aus dem ersten Tank 18 und Oxidator aus dem zweiten Tank 20 versorgt.
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Die Triebwerksvorrichtung 22 umfasst dabei grundsätzlich eine Brennkammer 24 mit einer als Ganzes mit 26 bezeichneten Brennkammerwandung. Die Brennkammer 24 ist insbesondere zu einer Brennkammerachse 28 rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Die Brennkammer 24 ist als Überschalldüse ausgebildet mit einem Halsbereich 30 und einem Düsenbereich 32. Ferner weist die Brennkammer 24 einen Brennraumbereich 34 auf. Der Halsbereich 30 schließt sich an den Brennraumbereich 34 an und liegt zwischen dem Brennraumbereich 34 und dem Düsenbereich 32. In dem Halsbereich 30 weist die Brennkammer 24 den kleinsten Innenquerschnitt auf, das heißt der Brennraumbereich 34 verengt sich zu dem Halsbereich 30 zu. Der Düsenbereich 32 erweitert sich von dem Halsbereich 30 zu einem Austrittsende 36 des Düsenbereichs 32.
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Der Düsenbereich 32 umfasst eine Düsenwandung 38 als Teil der Brennkammerwandung 26.
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Bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Triebwerksvorrichtung, welches in 3 schematisch gezeigt ist, ist an dem Düsenbereich 32 stromabwärts eine Schürze 40 angeordnet. Diese Schürze 40 umgibt den Düsenbereich 32 an dessen Austrittsende 36. Die Schürze 40 weist eine erste Seite 42 auf, welche dem Austrittsende 36 des Düsenbereichs 32 zugewandt ist, und eine gegenüberliegende zweite Seite 44. Insbesondere ist die Schürze 40 über ihre erste Seite 42 spaltlos mit dem Düsenbereich 32 fest verbunden. Die Schürze 40 ist flugbegleitend mit der Triebwerksvorrichtung 22 verbunden.
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An der zweiten Seite 44 ist ein Austrittsende 46 gebildet. Eine entsprechende Austrittsfläche am Austrittsende 46 liegt mindestens näherungsweise parallel zu einer Austrittsfläche am Austrittsende 36 des Düsenbereichs 32.
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Die Schürze 40 ist rotationssymmetrisch zu der Brennkammerachse 28 ausgebildet.
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Die Schürze 40 hat eine Schürzenwandung 48. Über die Schürzenwandung erweitert sich die Schürze 40 von dem Austrittsende 36 des Düsenbereichs 32 weg zu dem Austrittsende 46 der Schürze 40. Ein Durchmesser der Schürze 40 an der zweiten Seite 44 ist größer als ein Durchmesser des Düsenbereichs 32 an dem Austrittsende 36. Dadurch ist auch eine Querschnittsfläche der Schürze 40 an dem Austrittsende 46 größer als an dem Austrittsende 36 des Düsenbereichs 32.
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Die Schürzenwandung 48 liegt mindestens an dem Austrittsende 46 in einem spitzen Winkel 50 zu der Düsenwandung 38. Der spitze Winkel liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 3° und 15° und beispielsweise bei 5°, 7°, 10° oder 15°.
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An dem Übergang von dem Düsenbereich 32 zu der Schürze 40 liegt ein Knick vor.
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Bei einer Ausführungsform ist die Schürzenwandung 48 so ausgestaltet, das heißt so konturiert, dass sie entlang einer Isobaren liegt, das heißt einer Scherschicht liegt. Dadurch lässt sich bei einem Aufstieg der Rakete 10 ein schneller Sprung der zuvor bereits am Boden stabilisierten Strömungsablösung zu dem Austrittsende 46 der Schürze 40 hin erreichen.
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Die Schürze weist eine Länge L1 längs der Brennkammerachse 28 auf, welche kleiner ist als eine Länge L2 des Düsenbereichs 32 zwischen dem Halsbereich 30 (mit der engsten Stelle in einem Innenraum der Brennkammer 24) und dem Austrittsende 36. Insbesondere beträgt die Länge L1 höchstens 25 % der Länge L2 .
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An der engsten Stelle im Halsbereich 30 weist der Innenraum der Brennkammer 24 einen Radius R auf. Die Länge L1 liegt im Bereich zwischen 0,3 R und 2,5 R und insbesondere im Bereich zwischen 0,5 R und 2 R.
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Die Schürze 40 ist der Triebwerksvorrichtung 22 zugeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die Schürze 40 an der Triebwerksvorrichtung 22 mitfliegend angeordnet.
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Bei einem Ausführungsbeispiel, welches in 4 schematisch gezeigt ist, ist ein Prüfstand oder eine Startrampe 52 für den Flugkörper 10 vorgesehen. Dieser Prüfstand beziehungsweise die Startrampe 52 umfasst einen Haltebereich 54. An dem Haltebereich 54 ist fest (nicht-mitfliegend) eine Schürze 56 angeordnet. Die Schürze 56 weist dabei beispielsweise eine konische Form (mit einer Kegelachse, welche koaxial zur Brennkammerachse 28 ist). Vor dem Start wird die Triebwerksvorrichtung 22 so platziert, dass das Austrittsende 36 des Düsenbereichs 32 der Triebwerksvorrichtung 22 möglichst dicht (mit möglichst geringem Spalt) an der Schürze 56 anliegt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel liegt ein Abstand D zwischen dem Austrittsende 36 des Düsenbereichs 32 und der Schürze 56 bei circa 0,4 des Radius R im Halsbereich 30. Beispielsweise liegt dieser Abstand D (die Spaltgröße) bei 5 cm.
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Die Schürze 40 ist dabei so positioniert, dass unterhalb von ihr ein Raumbereich 58 liegt, über welchen Luft einströmen kann.
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Die Schürze 40 funktioniert wie folgt:
- Grundsätzlich kommt es bei einem Startvorgang und Abschaltvorgang der Triebwerksvorrichtung 22 zu einer Strömungsablösung im Überschallbereich der Triebwerksvorrichtung 22. Diese Strömungsablösung ist unsymmetrisch über einen (Innen-)Umfang des Düsenbereichs 32 verteilt. Mit zunehmendem Brennkammerdruck verschiebt sich dabei der Bereich der Strömungsablösung in Richtung des Austrittsendes 36. Die unsymmetrische Verteilung führt zu starken Seitenlasten, die die Struktur und insbesondere die Düsenwandung 38 sowie die Triebwerksvorrichtung 22 als Ganzes belasten.
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Die Seitenlasten während der Startphase und Abschaltphase liegen üblicherweise weit über den Seitenlasten einer mit Nominalbrennkammerdruck betriebenen Triebwerksvorrichtung.
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Wenn die Seitenlasten beim Startvorgang und Abschaltvorgang reduziert werden können, dann kann die Triebwerksvorrichtung 22 im Düsenbereich 32 auch leichter gebaut werden. Weiterhin lässt sich dadurch der konstruktive Aufwand für beispielsweise hydraulische Steuereinheiten, die für den Ausgleich von Seitenlasten und Schwenken der Triebwerksvorrichtung 22 benötigt werden, verringern.
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Durch die Schürze 40 beziehungsweise 56 lassen sich Seitenlasten beim Startvorgang und Abschaltvorgang dämpfen beziehungsweise reduzieren. Dies wiederum ermöglicht eine „Leichtbauweise“. Weiterhin können Stellelemente mit geringem konstruktivem Aufwand realisiert werden. Es können dann auch Nutzlasten eingesetzt werden, die gegenüber Querkräften empfindlich sind.
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Insgesamt werden die Kosten für die Triebwerksvorrichtung 22 und die Flugkörperstruktur erniedrigt, es wird die Nutzlastkapazität gesteigert und es wird der Anwendungsbereich bezüglich der Qualifikation der Nutzlast erweitert.
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Wie in 5 im unteren Bereich II schematisch gezeigt ist, wenn keine Schürze 40 beziehungsweise 56 vorhanden ist, strömt bei der Startphase beziehungsweise Einschaltphase (angedeutet mit dem Bezugszeichen 60) Luft in den Düsenbereich 32. Diese strömt in einen Ablösungsbereich 62 des Düsenbereichs 32, in welchem eine Strömungsablösung stattfindet.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Schürze 40 beziehungsweise 56 vorhanden. Durch die Erweiterung der Fläche am Austrittsende 46 der Schürze 40 beziehungsweise 56 im Vergleich zum Austrittsende 36 kann eine größere Luftmenge (angedeutet durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 64) in den Ablösungsbereich 62 einströmen, das heißt es wird eine größere Luftmenge in den Ablösungsbereich der Überschalldüse eingesaugt. Der erhöhte Massenstrom im Vergleich zum dem Fall ohne Schürze 40 beziehungsweise 56 führt zu einer verstärkten Dämpfung von Fluktuationen der Strömungsablösung wie auch der Strömung im abgelösten Bereich und damit zu einer Reduktion der Seiten kräfte.
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6 zeigt den Verlauf der Seitenkräfte (in Newton) in Abhängigkeit von dem Druckverhältnis po/pa für drei verschiedene Fälle. po ist der Totaldruck oder Brennkammerdruck der Triebwerksvorrichtung 22; pa ist der Umgebungsdruck der Triebwerksvorrichtung 22. Der Umgebungsdruck pa ist bei Zündung und Anlaufphase der Triebwerksvorrichtung 22 konstant. Der Brennkammerdruck steigt dabei beispielsweise von 1 bar (keine Verbrennung, leere Brennkammer 24) vor Zündung auf den stabilen Nominalwert der Triebwerksvorrichtung 22 (Volllast). Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Nominalwert 115 bar.
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6 zeigt die Seitenlast zu jedem Zeitpunkt der startenden Triebwerksvorrichtung 22. Die entsprechenden Daten wurden ausgehend von einem Kaltgasmodell ermittelt, bei dem Stickstoff unter hohem Druck entspannt wird. In dem Kaltgasmodell entstehen keine heißen Verbrennungsgase.
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Die schwarzen Kurven 66 zeigen die Seitenlast für den konventionellen Fall ohne Schürze 40 beziehungsweise 56. Die grauen Kurven 68 zeigen den Fall für eine Schürze 40 mit einem spitzen Winkel 50 von 5°. Die hellgrauen Kurven 70 zeigen den gleichen Fall, jedoch mit einem spitzen Winkel von 7°. Man erkennt deutlich, dass durch das Vorsehen der Schürze 40 in einem großen Bereich des Druckverhältnisses die Seitenlast reduziert wird mit den oben angegebenen Vorteilen.
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Wie oben erwähnt, kann dabei die Schürze 40 direkt mit der Triebwerksvorrichtung 22 verbunden sein, oder die Schürze 56, welche dann insbesondere wieder verwertbar ist, kann nur in der Startphase auf den Überschallbereich des Düsenbereichs 32 einwirken.
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Durch die Schürzen 40, 56 wird ein Einsaugquerschnitt für den Düsenbereich 32 erhöht. Dadurch erhöht sich der Massenstrom der eingesaugten Umgebungsluft sowie deren Geschwindigkeit. Der Knick am Übergang von der Düsenbereichswandung 38 zu der Schürzenwandung 48 stabilisiert die Strömung im Nominalbetrieb der Triebwerksvorrichtung 22.
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Grundsätzlich hat eine Schürze 40 keine Auswirkungen auf den Volllastbetrieb der Triebwerksvorrichtung 22.
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Wenn die Schürze 40 entlang einer Isobaren (Scherschicht) ausgelegt wird, dann lässt sich während des Aufstiegs des Flugkörpers 10 ein schneller Sprung der zuvor am Boden stabilisierten Strömungsablösung zum Austrittsende 46 der Schürze 40 hin erreichen.
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Die Schürze 40 beziehungsweise 56 ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Triebwerksvorrichtung 22 am Boden gezündet wird.
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Eine erfindungsgemäße Triebwerksvorrichtung 22 ist an einer Unterstufe oder Hauptstufe eines Flugkörpers 10 und insbesondere an einer Trägerrakete angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Flugkörper
- 12
- Hauptkörper
- 14
- Nutzlasteinheit
- 16
- Feststoff-Booster
- 18
- Erster Tank
- 20
- Zweiter Tank
- 22
- Triebwerksvorrichtung
- 24
- Brennkammer
- 26
- Brennkammerwandung
- 28
- Brennkammerachse
- 30
- Halsbereich
- 32
- Düsenbereich
- 34
- Brennraumbereich
- 36
- Austrittsende
- 38
- Düsenwandung
- 40
- Schürze
- 42
- Erste Seite
- 44
- Zweite Seite
- 46
- Austrittsende
- 48
- Schürzenwandung
- 50
- Spitzer Winkel
- 52
- Prüfstand, Startrampe
- 54
- Haltebereich
- 56
- Schürze
- 58
- Raumbereich
- 60
- Strömung
- 62
- Ablösungsbereich
- 64
- Luftmenge
- 66
- Kurve
- 68
- Kurve
- 70
- Kurve
- L1
- Länge der Schürze 40, 56
- L2
- Länge des Düsenbereichs 32
- R
- Radius im Halsbereich 30
- D
- Abstand zwischen Austrittsende 36 und Schürze 56
