Charakteristische Größen des Raketenantriebs (Schub und Kenngrößen, Massenbilanz der Rakete, Raketengrundgleichung, Raketenstufung, Brennschlußzeit, -geschwindigkeit und -höhe, Leistungen und Wirkungsgrade des Raketenantriebs)
Strömung in der Düse und in der Brennkammer eines Raketentriebwerkes (Allgemeine Grundgleichungen, Ideale Düsenströmung, Gasströmung durch die Brennkammer, Strömungszustand bei verändertem Gegendruck, senkrechter und schiefer Verdichtungsstoß, reale Düsenströmung)
Schubcharakteristik des Raketentriebwerks (Einfluß der Fluggeschwindigkeit und des Umgebungsdrucks, Einfluß des Auslegungspunktes auf die Flughöhenabhängigkeit des spezifischen Impulses, Einfluß des Flächenverhältnisses, Einfluß des Brennkammerdrucks und des Treibstoffmassenstroms, Einfluß des Isentropenkoeffizienten und des Molekulargewichtes, Methoden der Schubsteuerung, Schubprüfstand)
Ermittlung der Brennkammerbedingungen (Stöchiometrie der Verbrennungsreaktionen, Einführung in die Reaktionskinetik, Ermittlung der molaren Zusammensetzung des Verbrennungsgases, Berechnung der Reaktionswärme und der Standardbildungsenthalpien, Ermittlung der Brennkammertemperatur, Einfluß des Mischungsverhältnisses auf die Brennkammertemperatur)
Isentrope Expansion der Verbrennungsgase in der Schubdüse (Expansion bei eingefrorener Brenngaszusammensetzung, Expansion bei gleitendem chemischen Gleichgewicht, Kinetisch kontrollierte reaktionsgeschwindigkeit, Zusammenfassung)
Triebwerkskomponenten der Flüssigkeitsraketen (Einspritzsystem, Zündvorrichtungen, Brennkammer, Schubdüse, Kühlsysteme, Turbohilfsaggregate, Druckgasfördersysteme)
Triebwerksmodi der Flüssigkeitsrakete (Single Mode Cycles, Dual Mode Cycles, Bewertung der Triebwerkszyklen, Auslegungsgesichtspunkte, Leistungsdiagramme)
Schadstoffemissionen der Raumfahrt (Luftraum der Erdatmosphäre, Beeinflussung der Erdatmosphäre durch Schadstoffe aus der Raumfahrt, Schadstoffe chemischer Raketentriebwerke, NO-Produktion durch Wiedereintrittskörper, Aerosole der Raumfahrt, Vergleich zu natürlichen und anderen anthropogenen Quellen)
Beispiele und Daten ausgeführter Raumfahrtantriebe
(European Launch Vehicles, Satellitenantriebe, NASA Space Lauch Vehicles)
Anhang (Maßeinheiten, Zusammenstellung der Beziehungen für quasistatische Zustandsänderungen idealer Gase)
Übungsinhalt:
Diverse Übungsaufgaben zu den folgenden ausgewählten Kapiteln der Raketentechnik: Stufenauslegung und –optimierung, Antriebsbedarf für Raumfahrtmissionen, Brennkammer- und Düsenströmung, Berechnung der Brennkammerbedingungen, Auslegung von Triebwerkskomponenten, Feststoffraketen
Praktikumsinhalt:
1. Ermittlung der Leistungsparameter eines Kaltgastriebwerks mit unterschiedlichen Düsenformen
2. Untersuchung zu Ablöseerscheinungen innerhalb der Schubdüsen von Kaltgastriebwerken
3. Exkursion
Prüfungsinhalt:
Mit Hilfe der zur Verfügung gestellten Unterlagen sollen Problemstellungen an Raketenmotoren und Trägersystemen gelöst werden Dabei ist für eine konkrete Aufgabe der geeignete Lösungsansatz zu identifizieren und der Lösungsweg von der Symbolgleichung über die Zahlen-/Einheitengleichung (Größengleichung), über die Zahlenrechnung bis zum Endergebnis zu identifizieren. Ebenso sind Fragen aus dem Vorlesungsinhalt zu beantworten, die ein Verständnis der behandelten raketenmotorischen Problemstellungen abfragen.
