ATHEAt-Flugexperiment aufgehängt in der Startrampe
Der Vorkörper der Forschungsrakete besteht aus einer besonderen faserverstärkten Keramik, die am DLR entwickelt und hergestellt wurde. Sie ist extrem hitzebeständig, stabil und leicht.
Beim Start des ATHEAt-Flugexperiments wird die Rampe schrägt nach oben zeigen
Die Forschungsrakete im ATHEAt-Projekt wir eine flachere Parabel fliegen, um möglichst lange mit hohen Geschwindigkeiten zwischen Mach 8 und 10 unterwegs zu sein.
Der Forschungsbereich Strukturen für Hyperschallsysteme entwickelt Technologien für Flugkörper, die Geschwindigkeiten von Mach 5 und darüber erreichen. Hyperschallflugzeuge, Gleiter und Trägersysteme sind extremen aerothermischen Belastungen ausgesetzt: Staupunkttemperaturen jenseits von 2000 °C, extreme Druckgradienten und hochdynamische Strömungsphänomene stellen höchste Anforderungen an Materialien, Strukturen und Fertigungstechniken.
Besonders herausfordernd sind scharfe Anlaufkanten an Rumpf, Lufteinläufen und Tragflächen. Sie sind entscheidend für die aerodynamische Effizienz im Hyperschallflug, aber gleichzeitig die am stärksten thermisch belasteten Bauteile.
Unser Ziel ist es, temperaturstabile, erosionsbeständige und funktionsintegrierte Hyperschallstrukturen zu entwickeln, die den Betrieb zukünftiger Hyperschalltransportsysteme, Testplattformen und Luftfahrtantriebe ermöglichen.
Forschungsschwerpunkte
Hochtemperaturfeste Vorderkantenstrukturen
Entwicklung und Fertigung ultrahochtemperaturbeständiger keramischer Verbundwerkstoffe (UHTCMC) für scharfkantige Vorderkanten, die dauerhafte Belastungen weit über 2000 °C standhalten. Dabei werden Materialdesign, Faserarchitekturen und Oxidationsbeständigkeit gezielt auf Hyperschallanwendungen ausgelegt.
Effusionsgekühlte Kantenkonzepte
Für extreme Wärmelasten werden effusionsgekühlte Strukturen untersucht, bei denen ein fein dosierter Kühlgasfilm durch poröse oder mikrostrukturierte Werkstoffe austritt und die Oberfläche thermisch stabilisiert. Dies ermöglicht leichtere Strukturen und verlängerte Standzeiten in realen Flugumgebungen.
Strukturelle Funktionsintegration für SCRAMJET-Systeme
Entwicklung flächiger Treibstoffeinspritzsysteme im Einlaufbereich von Hyperschallantrieben (SCRAMJET). Ziel ist die gleichmäßige Kraftstoffverteilung zur Stabilisierung von Stoßstrukturen und Verbesserung der Verbrennungseffizienz. Hierzu werden integrierte Einspritzmodule, thermomechanisch optimierte Einlauftafeln und keramische oder metallische Hochtemperaturwerkstoffe kombiniert.
Experimentelle Hochtemperatur-Validierung
Hyperschallstrukturen durchlaufen Tests in:
Lichtbogenanlagen
Plasmawindkanälen
thermischen Schock- und Oxidationsprüfständen
transienten Hochenthalpie-Belastungsumgebungen
Diese Versuche ermöglichen die Ableitung von Materialmodellen und Lebensdauerprognosen unter realistischen Hyperschallbedingungen.
Kooperationen und Technologietransfer
Hyperschallsysteme gewinnen weltweit an Bedeutung – sowohl für zivile Hochgeschwindigkeitsanwendungen als auch für Sicherheits- und Raumfahrtprogramme. Der Forschungsbereich trägt bei zu:
Wettbewerbsfähigkeit Europas bei Hyperschalltechnologien
Technologiehoheit bei Hochtemperaturwerkstoffen, Strukturdesign und Thermalschutz
Know-how-Aufbau für Industriepartner, insbesondere im Bereich Hyperschallflug, Hochtemperaturmaterialien und SCRAMJET-Technologien
Unterstützung nationaler Programme für Hyperschallforschung und Flugdemonstratoren
