Zur gasdynamischen Auslegung eines Stosswellenkanals

Abstract

Ein Stosswellenkanal wird zur experimentellen Simulation von Hochenthalpieströmungen, wie sie beispielsweise beim Wiedereintritt von Raumflugkörpern in eine Atmosphäre auftreten, verwendet. Bei gleichzeitigem Betrieb eines Plasmabrenners (der u. a. der Modellaufheizung dient) kann zusätzlich die Interaktion eines Hochenthalpiestrahles mit einer Hyperschallströmung untersucht werden. Hierbei sind ins besondere Untersuchungen der aerothermodynamischen Phänomene der Hochgeschwindigkeits- bzw. Hochenthalpieströmung von Interesse. Die gasdynamische Auslegung des Stosswellenkanals umfasst die adiabatische Treibergaskompression durch einen mit Druckgas angetriebenen Kolben, der durch das komprimierte Treibergas bis zum Ende des Treiberrohres zum Stillstand kommen muss. Gleichzeitig bricht eine am Rohrende angebrachte Stahlmembran und eine Stosswelle läuft in das Stossrohr, bis sie am Rohrende reflektiert wird. Hier bildet sich nun eine ortsfeste Region hohen Druckes und hoher Temperatur aus. Eine zweite Membran bricht, und das Gas expandiert durch eine Düse. Um für einen möglichst langen Zeitraum das Ausströmen der Hochenthalpieströmung zu gewährleisten, muss die Stossreflexion im sog. tailored interface mode erfolgen, das heisst, die ursprünglichen Gaszustandsgrössen werden so gewählt, dass der reflektierte Stoss die nachfolgende Kontaktfläche zum Stillstand bringt. (© 2004 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)