Reusable Flight configuration on Zenodo (RFZ)
Nicht zuletzt durch den kommerziellen Erfolg der SpaceX Falcon 9 Rakete haben sich in den letzten Jahren steuerbare Erststufen als vielversprechendstes Konzept für wiederverwendbare Trägersysteme (RLVs) durchgesetzt, die nach mehreren Abbrems-Manövern (Retro-Propulsion) wieder eigenständig zum Startplatz zurückkehren können. Dieser Ansatz wird mittlerweile auch von anderen Raumfahrtnationen verfolgt und verspricht enorme Kostenersparnisse für zukünftige Trägersysteme. Für die Auslegung derartiger Vehikel sind numerische Methoden der Strömungssimulation unabdingbar, da viele Manöver bei hohen Geschwindigkeiten durchgeführt werden müssen und die Rakete enormen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Leider fehlt es für diesen Anwendungsfall an numerischen und experimentellen Referenzdaten, um simulationsbasierte Verfahren damit validieren und verschiede Codes vergleichen zu können. Luftfahrtingenieure können hierzu auf eine Reihe von vielfach untersuchten und standardisierten Referenzkonfigurationen zurückgreifen. Diese Möglichkeit gibt es aber für wiederverwendbare Raumfahrzeuge bisher noch nicht.
Das Projekt zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen, indem es der Forschungsgemeinschaft ein Open-Source-Modell eines RLV zur Verfügung stellt. Dies ermöglicht einen kooperativen Ansatz zur Erforschung der Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entwicklung von RLVs. Bisher gab es nur begrenzte Studien zu Phänomenen wie Oberflächenheizung und Fahrzeugaerodynamik während des Wiedereintritts und Gleitflugs, zur Wechselwirkung der Abgasstrahlen untereinander und mit der Struktur, sowie zur Stabilität und Steuerung. Es ist vorgesehen, dass dieses Modell als konsistenter Validierungsfall dient, um die Zusammenarbeit mit internationalen Forschungseinrichtungen zu fördern und eine breitere Literaturgrundlage für die Entwicklung zukünftiger Raumfahrzeuge bereitzustellen.
Wesentliche Merkmale
- Entwicklung eines Open-Source-Modells für wiederverwendbare Trägersysteme (RLVs)
- Bereitstellung eines Open-Source-Modells zur Unterstützung der Forschung und Entwicklung von RLVs.
- Förderung der internationalen Zusammenarbeit
- Das Modell dient als konsistenter Validierungsfall und unterstützt die Zusammenarbeit mit internationalen Forschungseinrichtungen.
- Fokus auf kritische Phänomene
- Untersuchung von Oberflächenaufheizung, Fahrzeugaerodynamik, Abgasstrahleninteraktionen sowie der Stabilität und Steuerung während des Wiedereintritts und Gleitflugs.
- Fehlende numerische und experimentelle Referenzdaten
- Schließt die Lücke bei fehlenden Referenzdaten für simulationsbasierte Validierung von RLV-Designs.
Anwendungsbeispiele
Das Open-Source-Modell des RLV kann sowohl in CFD-Simulationen als auch in experimentellen Tests zur Verbesserung des Designs und der Validierung von wiederverwendbaren Trägersystemen eingesetzt werden. In der CFD unterstützt es die Simulation von Aerodynamik und Aerothermodynamik, insbesondere während hochdynamischer Phasen wie Wiedereintritt und Gleitflug. Dies hilft, die Fahrzeugform, Antriebssysteme und das Wärmemanagement zu optimieren. Experimentell kann das Modell in Windkanaltests verwendet werden, um Datensätze zur Validierung von CFD-Simulationen zu erzeugen. Als Open-Source-Werkzeug fördert es die Zusammenarbeit, indem Forscher Daten teilen und dadurch sowohl die Simulationsgenauigkeit als auch die experimentelle Validierung verbessern.
Weiterführende Links
Um die CAD-Geometrie und die aktuelle Ergebnisdatenbank herunterzuladen, bitte dem Link zur Zenodo-Plattform folgen: https://zenodo.org/communities/rfz-model?q=&l=list&p=1&s=10&sort=newest
Linzenzhinweis
Die Open-Source-Geometrie des wiederverwendbaren Trägersystems (RLV) wird der Forschungsgemeinschaft unter einer Open-Source-Lizenz kostenfrei zur Verfügung gestellt. Dies ermöglicht es den Nutzern, das Modell herunterzuladen, zu modifizieren und für nicht-kommerzielle Forschungs- und Entwicklungszwecke weiterzugeben.
Durch die Bereitstellung dieses Modells unter einer Open-Source-Lizenz soll Transparenz, Zusammenarbeit und Innovation im Luft- und Raumfahrtsektor gefördert werden. Forscher, Ingenieure und Institutionen sind eingeladen, zur Weiterentwicklung und Verbesserung des Modells beizutragen, um gemeinsam die Herausforderungen im Zusammenhang mit wiederverwendbaren Raumfahrzeugen zu lösen.