Die Testeinrichtungen sind eine wesentliche Voraussetzung, um Triebwerkstechnologien zur Betriebsreife zu entwickeln und deren Qualität zu sichern. Mit dem Höhensimulationsprüfstand P4 am DLR-Institut für Raumfahrtantriebe in Lampoldshausen ist das DLR unverzichtbar für die Entwicklung des Vinci-Triebwerks, dem leistungsstärksten Oberstufentriebwerk in Europa. Mit Hilfe dieser Tests gewannen die DLR-Ingenieurinnen und Ingenieure Erkenntnisse über das Triebwerksverhalten, die vom Hersteller ArianeGroup für letzte Optimierungen genutzt werden.
Video: Testkampagne des Oberstufentriebwerks Vinci beim DLR in Lampoldshausen
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Video: Testkampagne des Oberstufentriebwerks Vinci beim DLR in Lampoldshausen
Die Testeinrichtungen sind eine wesentliche Voraussetzung, um Triebwerkstechnologien zur Betriebsreife zu entwickeln und deren Qualität zu sichern. Mit dem Höhensimulationsprüfstand P4 am DLR-Institut für Raumfahrtantriebe in Lampoldshausen ist das DLR unverzichtbar für die Entwicklung des Vinci-Triebwerks, dem leistungsstärksten Oberstufentriebwerk in Europa. Mit Hilfe dieser Tests gewannen die DLR-Ingenieurinnen und Ingenieure Erkenntnisse über das Triebwerksverhalten, die vom Hersteller ArianeGroup für letzte Optimierungen genutzt werden.
Der Prüfstand P4 wurde zwischen 1963 und 1966 als Teil des ELDO-Programms entwickelt und gebaut und dient seit den 1970er-Jahren als Testeinrichtung für Oberstufentriebwerke im Rahmen des Ariane-Programms. Im Jahr 2002 wurden maßgebliche Modifikationen vorgenommen, bei denen die Testposition P4.1 von einem Prüfstand für die Erprobung von Oberstufen unter atmosphärischen Bedingungen in einen Höhensimulationsprüfstand umgewandelt wurde. Dieser Umbau erfolgte, um geeignete Testbedingungen für das Vinci-Triebwerk zu schaffen. Die besonderen Eigenschaften dieses kryogenen und wiederzündbaren Oberstufentriebwerks mit 180 kN Vakuumschub, ursprünglich mit einer ausfahrbaren Düsenerweiterung geplant – diktierten die Dimensionen der Höhenkammer und die hohen Anforderungen an das Vakuumsystem. Die Höhenkammer hat Seitenlängen von 5,5 Metern und eine Höhe von 6,5 Metern, um das Triebwerk samt Düse im Vakuum zu testen. Selbst bei vollem Schub können in der Höhensimulationsanlage Umgebungsdrücke von wenigen Millibar aufrechterhalten werden, dank eines ausgeklügelten Systems aus Rückverdichtung, bei dem das Triebwerk direkt in einen Überschallkerndiffusor feuert, und Absaugung, indem das Heißgas durch Dampfstrahlejektoren aus der Anlage evakuiert wird.
Das Echtzeit-Computersystem steuert und überwacht diese Tests und ist in der Lage, bis zu 500 Sensoren am Testobjekt zu erfassen, um die benötigten Daten für die Triebwerksentwicklung zu sammeln und sie dem Kunden zur Verfügung zu stellen. Das Messsystem ermöglicht dabei pro Kanal Aufzeichnungsraten von bis zu 100.000 Messwerten pro Sekunde.
Die jüngsten Umbaupläne haben zum Ziel, Triebwerkstests unter sowohl Vakuum- als auch Bodenbedingungen ohne zeitaufwändige Umrüstung durchzuführen. Dies erweitert die Vielseitigkeit und Zukunftsfähigkeit der Testposition P4.1 erheblich, da Flugqualifikationstests des Kerntriebwerks (d.h. ohne Düsenerweiterung) ohne komplexe Vakuumanforderungen auskommen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
Anwendungsgebiet
Langzeit-Vakuumversuche für Entwicklungstriebwerke
Versuche unter Bodenbedingungen für Flugtriebwerke
Zunächst sollte das Triebwerk in der Ariane 5 Midlife Evolution (ME) zum Einsatz kommen. Im Rahmen der ESA-Ministerratskonferenz im Dezember 2014 beschlossen die Mitgliedsstaaten die Entwicklung einer neuen Trägerrakete: Ariane 6. Durch die Wiederzündbarkeit des Vinci-Triebwerks können von einer zukünftigen Ariane-6-Oberstufe mehrere Nutzlasten auf unterschiedliche Umlaufbahnen ausgesetzt werden.
