Hybridraketentriebwerk AHRES-B erfolgreich getestet
Künftig Verwendung bei Höhenforschungsraketen möglich.
Im Frühjahr 2019 wurde auf dem Prüfstand „Viererblock“ beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Trauen erfolgreich das neuartige Hybridraketentriebwerk AHRES-B getestet. Für die Forscher ein besonderer Grund zur Freude, denn Hybridraketentriebwerke sind nicht nur grundsätzlich günstiger und sicherer als herkömmliche Raketenantriebe, AHRES-B ist zudem deutlich effektiver als alle seine Vorgänger. Der aktuelle Test hat gezeigt: Die technologische Entwicklung von Hybridraketentriebwerken ist jetzt weit genug fortgeschritten, um eingesetzt zu werden, beispielsweise auf Höhenforschungsraketen.
Hybridraketentriebwerke sind Kombinationen aus Feststoff- und Flüssigtriebwerken und vereinen die besten Eigenschaften beider Triebwerkstypen. Der flüssige Sauerstoff-Träger – in diesem Fall hochkonzentriertes Wasserstoffperoxid – und der feste Brennstoff Hydroxyl-terminiertes Polybutadien sind in AHRES-B zunächst getrennt und treffen erst in der Brennkammer aufeinander. Dadurch besteht während der Lagerung und des Betriebs keine Explosionsgefahr. Darüber hinaus sind die verwendeten Stoffe ungiftig und nicht umweltgefährdend.
Beim Testlauf in Trauen gelangte das katalytisch zersetzte Wasserstoffperoxid mit etwa 650 Grad Celsius in den Brennstoffblock. Die frei werdende Wärme wurde in einen Schub von etwa 2700 Newton umgewandelt. Dabei nutzte AHRES-B den Brennstoff über eine Zeit von 21 Sekunden vollständig aus und erzielte im Vergleich zu Vorversuchen eine Verdopplung der Abbrandrate. Die hohe Abbrandrate ist wichtig für den Entwurf eines effizienten und kompakten Triebwerks. Möglich machte dies eine innovative, verwundene Finnengeometrie. Die Versuchsergebnisse des Validierungstests zeigen ganz klar: Das in den DLR-Projekten AHRES und ATEK entstandene und nun im DLR-Querschnittsprojekt Simulation Based Certification getestete Triebwerk AHRES-B ist weit effizienter als die bisherigen Hybridraketentriebwerke.
Die Versuche dienen der Validierung der Entwurfssoftware AHRES, die im Querschnittsprojekt SimBaCon weiterentwickelt und überprüft wird. AHRES soll in ihrer Endversion einen Entwurf von Hybrid- und Feststofftriebwerken in Großausführung innerhalb von hundert Tagen erlauben. Durch den Versuch wurde belegt, dass die Software ausgezeichnet funktioniert. Da die zugrundeliegenden numerischen Ansätze für Großtriebwerke ausgerichtet sind, wird nun in einer nächsten Versuchsphase das bereits im Bau befindliche Triebwerk VISERION getestet, das über dreißig Sekunden einen Schub von bis zu 15000 Newton erlaubt.
DLR / RK
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