Zweimal ist die europäische Trägerrakete Vega bereits ins All gestartet, um Satelliten zu ihrem Bestimmungsort zu
befördern. Im DLR hat sie solch einen Flug bereits über 50 Mal absolviert – allerdings als Miniaturausgabe in einem
Windkanal. 75 Zentimeter groß und aus Stahl und Titan geformt ist das Modell, mit dem die DLR-Ingenieure im Hyper-
schallwindkanal Köln die Trennung von Unterstufe und Oberstufe simulierten. Das ist einer der kritischsten Momente
bei solch einem Flug, wissen die Mitarbeiter der DLR-Einrichtung Über- und Hyperschalltechnologien im Institut für
Aerodynamik und Strömungstechnik.
Im Windkanal untersuchten die Ingenieure im Auftrag der europäi-
schen Raumfahrtagentur ESA, wie sich die Strömung um die Rakete durch
die Stufentrennung verändert. Mit einer hochpräzisen Waage erfassten sie
die Kräfte und Momente, die durch die Stufentrennung auf die Rakete
einwirkten. Um eine bisher nur mit Computermodellen gerechnete Verän-
derung der Strömung entlang der Rakete sichtbar zu machen, trugen sie
für ihre Messreihe zudem Öle mit verschiedener Viskosität auf das Modell
auf und zeichneten die Veränderungen dieses Ölfilms auf. Das wichtigs-
te Ergebnis: Das Strömungsfeld um die Rakete wird bei der Trennung
der verschiedenen Stufen enorm gestört – es entstehen unsymmetri-
sche Wirbel, die Strömung löst sich ab. Mit den Messdaten kann der
optimale Zeitpunkt für die Stufentrennung nun besser defi-
niert werden.
s.DLR.de/v145
Modell der Vega-Rakete im Kölner Windkanal
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Re ionalmeldun en
Das richtige Mischen von Luft und Kraftstoff ist eine der
großen Herausforderungen für die Triebwerksbauer. Das Verhält-
nis der beiden Komponenten zueinander entscheidet darüber,
wie stabil, effektiv und schadstoffarm die Verbrennung ist.
Gemischt werden Kraftstoff und Luft im Brenner. Herkömmliche
Brenner sind so gebaut, dass sie bei allen Betriebsbedingungen
eine stabile Verbrennung gewährleisten. Denn das Flugzeug-
triebwerk soll unter allen Umständen zuverlässig funktionieren.
Der Betriebsbereich eines Flugtriebwerks ist aber sehr groß. Er
umfasst das Rollen auf dem Runway mit kleiner Triebwerksleis-
tung ebenso wie den Startvorgang mit maximaler Triebwerksleis-
tung. Dafür wird bei der Brennerauslegung ein Kompromiss ein-
gegangen, was bisher mitunter den Verzicht auf ein besseres
Abgasverhalten bedeutete.
An diesem Punkt setzt die Zusammenarbeit zwischen
JAXA und dem DLR-Institut für Antriebstechnik an. Die Wissen-
schaftler wollen die Luftverteilung im Brenner so beeinflussen,
dass die Stabilitätsgrenze der Verbrennung erweitert wird. Das
wollen die Wissenschaftler erreichen, indem sie an bestimmten
Punkten des Brenners die Luft gezielt durch kleine Kanäle abfüh-
ren. Dieses Verfahren wird als fluidische Steuerung bezeichnet
und hat Potenzial, zukünftige Triebwerksgenerationen
schadstoffärmer zu machen.
DLR.de/AT
Das DLR und die japanische Raumfahrtagentur JAXA arbeiten seit 2010 auch im Bereich der Luftfahrtantriebe zusam-
men. Diese Kooperation wurde jüngst um drei Jahre verlängert.
Deutsch-japanische Kooperation für bessere Triebwerksbrenner
Im Kölner :envihab dreht sich
alles um den Menschen
DLR-Ingenieur Denis Schneider und sein japanischer Kollege Seiji
Yoshida haben ein gemeinsames Ziel: Der Brenner des Triebwerks
soll weniger Abgas produzieren
Um die Veränderung der Luftströmung aufzu-
zeichnen, trugen die Ingenieure einen Ölfilm
auf das Modell der Vega-Rakete auf. Die Auf-
nahmen zeigen, wie die Ölpartikel sich unter
den verschiedenen Versuchsbedingungen ver-
teilen.
REGIONALMELDUNGEN
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Mit dem :envihab im DLR Köln steht Wissenschaftlern des DLR,
von internationalen Raumfahrtagenturen und auch Universitäten
seit diesem Sommer eine weltweit einzigartige Forschungsanlage
zur Verfügung. In seinen acht Modulen auf 3.500 Quadratmetern
wird für die menschliche Gesundheit geforscht. Dazu hat das
:envihab unter anderem eine Zentrifuge, eine Druckkammer und
ein Gerät zur Positronen-Emissions- und Magnetresonanztomo-
grafie. Das gibt es in dieser Kombination nirgendwo.
Die Wissenschaftler haben bei ihren Forschungen nicht nur
die Astronauten im Blick, sondern auch die Menschen auf der
Erde. Einzigartig ist auch die Möglichkeit, während der Fahrt auf
der :envifuge ein Ultraschallgerät mit einem Roboterarm über den
Probanden zu steuern und das Herz zu beobachten. Die Maßnah-
men, die hier gegen die Wirkungen der Schwerelosigkeit entwi-
ckelt werden, helfen auch bei Knochen- und Muskelabbau, der
auf der Erde unter anderem nach längerer Bettlägerigkeit oder
im Alter entsteht. In diesem Zusammenhang wird demnächst
im Schlaflabor des :envihab eine zweimonatige Bettruhestudie
durchgeführt werden.
s.DLR.de/5zpo
Offen für Besucher zeigt sich das :envihab nicht nur am Tag der Luft-
und Raumfahrt am 22. September 2013, die Forschungsanlage dient
auch als Kommunikationszentrum
Die Crew der Flugkampagne mit der Falcon
bestätigte: Sonnenwind hat keine höhere
Strahlenexposition auf Reiseflughöhen zur
Folge, im Gegenteil
Das bundesweit elfte DLR_School_Lab lädt ab dem kommenden Schul-
jahr an der RWTH Aachen zum Experimentieren ein. Die Themen
stammen aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Energie- und
Verkehrsforschung, mit Schwerpunkt auf Robotik und künstlicher In-
telligenz. Eine „energie-intelligente“ Stadt wird geregelt, ein Quadro-
copter über Körpergesten geflogen, Fahrerassistenzsysteme getestet
sowie Industrie- und humanoide Roboter programmiert. Einzigartig ist
das Experiment „A Walk on the Mars“: Im Holodeck des Labors bege-
ben sich Schülerinnen und Schüler auf eine virtuelle Schnitzeljagd
durch den „Gale Krater“ des Mars.
s.DLR.de/p389
Neues DLR-Schülerlabor in Aachen
Spielerisch lernen für die „energie-intelli-
gente“ Stadt
Immer wenn die Sonnenoberfläche von Flecken übersät ist, es auf ihr
zu Materie-Ausbrüchen kommt und der Erde ein stärkerer Sonnenwind
entgegenweht, stellen sich viele die Frage nach einer Strahlenbelas-
tung auf Reiseflughöhen. Überraschenderweise nimmt die Strahlenex-
position ab. Dieses Phänomen bestätigten DLR-Wissenschaftler mit
einer Messkampagne im Frühsommer 2013. Dazu waren sie mit dem
DLR-Forschungsflugzeug Falcon über Bayern und Südnorwegen unter-
wegs. Die Messungen zeigten, dass die Strahlenexposition auf Reise-
flughöhen gegenüber den Vergleichsmessungen, die Ende 2007 – nahe
am solaren Minimum – durchgeführt wurden, durch die stärkere Son-
nenaktivität sogar um ungefähr zehn Prozent reduziert war.
Seit 2004 untersucht die Arbeitsgruppe Strahlenschutz in der
Luftfahrt des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln das
Problem. Der Sonnenwind leistet offenbar keinen Beitrag zum Strah-
lungsfeld auf Reiseflughöhen, da die Partikelstrahlung der Sonne im All-
gemeinen zu energiearm ist, um tief genug in die Atmosphäre vorzudrin-
gen. Die energiereiche kosmische Strahlung dagegen trifft in oberen
Schichten der Erdatmosphäre weit über den üblichen Flugkorridoren in
rund zehn Kilometer Höhe auf die verschiedenen Moleküle der Luft. Da-
bei entstehen Sekundärteilchen. Deren Wechselwirkung mit Materie wie-
sen die DLR-Wissenschaftler mit ihren Detektoren nach.
Sonnenaktivität ohne Auswirkungen auf Flugreisende
s.DLR.de/7171
