Forschungsgruppe

Verbrennungsdynamik

Optimaler optischer Zugang
Größere Fenster mit Krümmung ermöglichen einen besseren Blick auf den Prozess im Inneren der Brennkammer.
Credit:

DLR

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Die Gruppe Verbrennungsdynamik befasst sich mit den verbrennungsdynamischen Prozessen in Raketenbrennkammern. Dies umfasst die experimentelle Untersuchung der Treibstoffeinspritzung in die Brennkammer, des Zündvorgangs sowie die experimentelle Untersuchung und die Modellierung von Verbrennungsinstabilitäten in Brennkammern.

Die Treibstoffeinspritzung beeinflusst maßgeblich die Stabilisierung der Verbrennungszone in der Brennkammer und damit die Effizienz eines Triebwerks. Die Analyse der Strömungsdynamik innerhalb von Einspritzelementen sowie die Wechselwirkung der Einströmungseigenschaften mit der Verbrennung werden mit Hilfe von Experimenten und numerischen Simulationen durchgeführt.

Verbrennungsdynamik in einer Raketenbrennkammer
Der Verbrennungsprozess im Inneren einer Brennkammer gibt der Rakete den Schub für ihren Weg ins All. Die Dynamik der Flamme spielt dabei eine wichtige Rolle: Sie beeinflusst die Leistung und Zuverlässigkeit der Brennkammer.

Im Bereich der Zündung von Raketenbrennkammern werden die Auswirkungen von Anfahrsequenzen auf den Zündprozess sowie neuartige Zündsysteme und -methoden, wie zum Beispiel die Laserzünder, entwickelt und erprobt.

Im Fokus der Arbeiten zu Verbrennungsinstabilitäten steht die Wechselwirkung akustischer Oszillationen mit der Verbrennung. In Forschungsbrennrennkammern werden die dynamischen Prozesse quantitativ erfasst. Mit Hilfe speziell entwickelter Messtechniken und Datenauswertungsalgorithmen werden Details des Energietransfers aus der Verbrennung in die Akustik aufgeklärt. Numerische Simulationen unterstützen hierbei die Interpretation der beobachteten Prozesse.

Video: DLR entwickelt neue Forschungsbrennkammer
Eine am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte Forschungsbrennkammer mit großen Fenstern ermöglicht neue Einblicke in eine noch wenig entdeckte Welt: das Innere einer Raketenbrennkammer. Die dort ablaufenden Vorgänge sind grundlegend für erfolgreiche Missionen ins All. Denn verbrennt der Treibstoff nicht stabil, kann das Triebwerk innerhalb von Sekunden stark belastet und zerstört werden. Das Herzstück der Forschungsbrennkammer ist ein bis dato einmaliger optischer Zugang, den die DLR-Forschenden in den letzten Monaten entwickelt haben. Institut für Raumfahrtantriebe: https://www.dlr.de/ra/

Video: DLR entwickelt neue Forschungsbrennkammer

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Video: DLR entwickelt neue Forschungsbrennkammer
Eine am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte Forschungsbrennkammer mit großen Fenstern ermöglicht neue Einblicke in eine noch wenig entdeckte Welt: das Innere einer Raketenbrennkammer. Die dort ablaufenden Vorgänge sind grundlegend für erfolgreiche Missionen ins All. Denn verbrennt der Treibstoff nicht stabil, kann das Triebwerk innerhalb von Sekunden stark belastet und zerstört werden. Das Herzstück der Forschungsbrennkammer ist ein bis dato einmaliger optischer Zugang, den die DLR-Forschenden in den letzten Monaten entwickelt haben. Institut für Raumfahrtantriebe: https://www.dlr.de/ra/

Für die experimentellen Untersuchungen werden Tests mit Versuchsbrennkammern und Zünderprototypen realisiert, beispielsweise mit Hilfe der modularen Forschungsbrennkammer „N“, die Tests mit bis zu 100 bar Brennkammerdruck und optischem Zugang zum Brennraum ermöglicht.

Diese Tests finden am Technikum M3.1 und dem Forschungs- und Technologieprüfstand P8 des DLR-Instituts für Raumfahrtantriebe in Lampoldshausen statt. Folgende Dienstleistungen werden von der Gruppe Verbrennungsdynamik bereitgestellt:

  • Charakterisierung von Injektorelementen durch Kaltgastests sowie durch Tests unter repräsentativen Betriebsbedingungen,
  • Charakterisierung von Zündtechnologien, Zündsequenzen und Strategien unter repräsentativen Betriebsbedingungen,
  • Verbrennungsdynamische Stabilitätsanalyse von Brennkammern in der Vorauslegung und während der Test- und Entwicklungsphase,
  • Beratung bei hoch- und niederfrequenten Stabilitätsproblemen beim Betrieb von Brennkammern,
  • akustische Vermessung von Raketenbrennkammervolumen sowie Test und Bewertung von Dämpfungstechnologien.

Kontakt

Dr. Michael Börner

Gruppenleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Raumfahrtantriebe
Raktenantriebstechnologie
Im Langen Grund, Hardthausen 74239