Untersuchungen zur Auslegung von luftatmenden Antriebssystemen für horizontal startende Raumtransporter:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 12]
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| adam_text | Titel: Untersuchung zur Auslegung von luftatmenden Antriebssystemen für horizontal startende Raumtransport
Autor: Steinebach, Dirk Albert
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl .-Ing. Dirk Albert Steinebach, Ragow Untersuchung zur Auslegung von luftatmenden Antriebssystemen für horizontal startende Raumtransporter Reihe 12 : Verkehrstechnik/ Fahrzeugtechnik Nr. 300
V Inhaltsverzeichnis Seite: Formelzeichen und Indizes VII-IX 1. Einleitung 1 1.1 Problemstellung 1 1.2 Das Raumtransporterkonzept am Beispiel von ELAC-1 2 1.3 Stand der bisherigen Forschungsarbeiten 4 2. Modelle zur thermodynamischen Antriebsberechnung 10 2.1 Grundlegende Gleichungen 10 2.2 Thermodynamische Ebenendefinition des Antriebssystems 12 2.3 h-s-Diagramm der Triebwerksprozesse von TL-und SL-Triebwerken 14 2.4 Modelle der Antriebskomponenten und deren Berechnung 16 2.4.1 Vorkompression 16 2.4.2 Einlauf 16 2.4.3 Verdichter 19 2.4.4 Brennkammer 21 2.4.5 Turbine 23 2.4.6 Schubdüse 24 2.4.7 Realgaseffekte 24 2.5 Book-Keeping-Verfahren und Installationswiderstände 25 2.6 Auswahl des Berechnungsverfahrens zur Leistungsrechnung des TL-Triebwerks 30 2.7 Verfahren zur Leistungsrechnung des SL-Triebwerks 34 3. Massenschätzung des Antriebs auf Basis der konstruktiven Auslegung 35 3.1 Konstruktionselemente des TL-Triebwerks 35 3.1.1 Turbine 38 3.1.2 Verdichter 42 3.1.3 Schaufeln, Scheibe und Schaufelfußkranz 48 3.1.4 Brennkammer 53 3.1.5 Welle, Lagerung, Lagerhalter und Gehäuse 58 3.2 Konstruktionselemente des SL-Triebwerks 61 3.2.1 Auslegung von Plattenstrukturen 62 3.2.2 Auslegung von Zylindern, Kegeln und Kegelstümpfen 66 3.2.3 Aufbau der einzelnen Konstruktionselemente 66
VI 3.3 Kühlungssystem 69 3.4 Konventionelle und moderne Werkstoffe 73 4. Algorithmen und Randbedingungen zur Antriebsauslegung 81 4.1 Schub-, Strömungsgeometrie- und Konstruktionsauslegung 81 4.2 Gesamtalgorithmus zur Auslegung des Kombinationsantriebs 88 4.3 Bestimmung der Auslegungspunkte 89 5. Anwendung des Auslegungsverfahrens auf den Antrieb von ELAC-1 98 5.1 Fehlerschätzung 98 5.2 Leistungsrechnung des für ELAC-1 ausgelegten Antriebs 101 5.3 Parameterstudie der thermodynamischen Randwerte der Triebwerke 109 5.4 Variation der Auslegungspunkte 116 5.5 Optimierung der Betriebslinie im Verdichterkennfeld 119 5.6 Installationswiderstände des Antriebs 121 5.7 Schätzung der Antriebsmasse auf Basis der Konstruktionsauslegung 126 5.7.1 Verteilung der Masse im Antrieb 126 5.7.2 Einfluß verschiedener Werkstoffe auf die Massenverteilung 128 5.7.3 Massenmodell für die Konfigurationsanalyse 129 5.7.4 Einflüsse auf die Antriebsmasse und das Massenmodell 133 5.7.5 Variation der Triebwerkszahl 135 5.8 Integration des Antriebs in die Referenzkonfiguration ELAC-1 137 6. Anwendung der Triebwerksauslegung auf andere Antriebskonzepte 141 6.1 Vorstellung der Antriebskonzepte 141 6.1.1 TL-Triebwerk mit Vorkühlung (TLVK) 141 6.1.2 Zweiwelliges Zweistrom-Turbo-Luftstrahl-Triebwerk (ZTL) 143 6.1.3 Turborakete (TR) 146 6.2 Vergleich der Antriebskonzepte hinsichtlich Thermodynamik und Massenaufteilung 147 7. Zusammenfassung 157 8. Literaturverzeichnis 161
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