Forschungs- und Testinfrastruktur

Prüfstand P5

Leistungsfähig und flexibel

Seit 1989 ist der Prüfstand P5 im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation ESA im Einsatz. Für die europäische Trägerrakete Ariane 5 sind die Hauptstufentriebwerke am Prüfstand P5 getestet und qualifiziert worden. So auch das modifizierte Triebwerk Vulcain 2.1, das in der neuen Trägerrakete Ariane 6 Anwendung findet.

Aktuell wird er für die Treibstoffkombination Flüssigsauerstoff mit Flüssigmethan vorbereitet, um so den Anforderungen der zukünftigen Trägersysteme gerecht zu werden. Ein schnelles Umschalten zwischen Methan und Wasserstoff ist dabei die Bedingung.

Video: Testkampagne des Hauptstufentriebwerks Vulcain 2.1 am Prüfstand P5
Das neue Triebwerk Vulcain 2.1, das im Jahr 2023 die neue europäische Trägerrakete Ariane 6 ins All bringen soll, soll mehr Effizienz bei geringeren Kosten erreichen. Doch bevor ein solcher Start erfolgreich durchgeführt werden kann, müssen die Entwicklungstriebwerke beweisen, dass sie mit dem enormen Schub von 130 Tonnen, Temperaturen von rund 3000 Grad Celsius in der Brennkammer, den hohen Drehzahlen der Turbopumpen und dem Druck in den Treibstoffleitungen zurechtkommen. Am 22. Januar 2018 haben Ingenieurinnen und Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) auf dem Prüfstand P5 in Lampoldshausen einen ersten erfolgreichen Test des von der ArianeGroup entwickelten Triebwerks durchgeführt.

Video: Testkampagne des Hauptstufentriebwerks Vulcain 2.1 am Prüfstand P5

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Video: Testkampagne des Hauptstufentriebwerks Vulcain 2.1 am Prüfstand P5
Das neue Triebwerk Vulcain 2.1, das im Jahr 2023 die neue europäische Trägerrakete Ariane 6 ins All bringen soll, soll mehr Effizienz bei geringeren Kosten erreichen. Doch bevor ein solcher Start erfolgreich durchgeführt werden kann, müssen die Entwicklungstriebwerke beweisen, dass sie mit dem enormen Schub von 130 Tonnen, Temperaturen von rund 3000 Grad Celsius in der Brennkammer, den hohen Drehzahlen der Turbopumpen und dem Druck in den Treibstoffleitungen zurechtkommen. Am 22. Januar 2018 haben Ingenieurinnen und Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) auf dem Prüfstand P5 in Lampoldshausen einen ersten erfolgreichen Test des von der ArianeGroup entwickelten Triebwerks durchgeführt.

Anwendungsgebiet

  • Niederdruckprüfstand zum Testen von kryogenen Hauptstufentriebwerken unter Bodenbedingungen

Treibstoffe

 

Flüssigwasserstoff

Massenstrom: 50 Kilogramm pro Sekunde

Flüssigsauerstoff

Massenstrom: 300 Kilogramm pro Sekunde

Flüssigmethan

Massenstrom: 110 Kilogramm pro Sekunde

Anzahl der Testpostionen

  • eine Testpostion

Aktuelles Testobjekt

Triebwerk

Prometheus

Prometheus ist ein elementarer Bestandteil der zukünftigen europäischen Trägerrakete. Als Treibstoff kommt dabei eine Kombination aus flüssigem Sauerstoff und flüssigem Methan zum Einsatz. Durch die Bündelung von mehreren Prometheus-Triebwerken in der ersten Stufe wird genügend Schub erzeugt, um beim Start auf die bislang verwendeten Zusatzfeststoffraketen verzichten zu können.

Die Planungen für einen möglichen Nachfolger der Ariane-6-Trägerrakete laufen bereits. Jetzt bereitet ein DLR-Team den ESA-Prüfstand P5 auf seine neue Aufgabe vor. Der Einbau eines Methan-Tanks ist dabei ein wichtiger Meilenstein bei den umfassenden Baumaßnahmen. Zukünftig soll dann auf dem P5 eine gänzlich neue Triebwerksgeneration getestet werden: das von ArianeGroup entwickelte und hergestellte Prometheus-Triebwerk.

Qualifzierte Triebwerke

Triebwerk

Vulcain

Das Vulcain-Triebwerk ist für die Ariane-5-Trägerrakete durch das Unternehmen SNECMA gebaut worden. In 147 Versuchen und 44.040 Testsekunden wurde das Triebwerk auf dem Prüfstand P5 getestet.

Triebwerk

Vulcain 2

Für die größere Ariane 5 ECA wurde ein leistungsstärkeres Triebwerk notwendig und somit das Vulcain 2 entwickelt. In 160 Versuchen und 72.400 Testsekunden wurde das Triebwerk auf dem Prüfstand P5 getestet.

Triebwerk

Vulcain 2.1

ArianeGroup entwickelt und baut das weiterentwickelte Vulcain-2.1-Triebwerk für die Hauptstufe der Ariane 6. In 24 Versuchen und 13.200 Testsekunden wurde das Triebwerk auf dem Prüfstand P5 getestet.

Daten & Fakten

Höhe des Prüfstands

70 Meter

Flüssigsauerstofftank

200 Kubikmeter

Flüssigwasserstofftank

600 Kubikmeter

Flüssigmethantank

208 Kubikmeter

Maximaler Schub

1.200 Kilonetwon

Feuerachse

Vertikal

Die Bauweise des Prüfstands P5 ermöglicht ein Testen des Triebwerkes unter realen Bedingungen: Im oberen Teil des Prüfstandes befindet sich – auf der gleichen Höhe über dem Triebwerk wie in der Trägerrakete – ein Tank mit Flüssigsauerstoff. Der Tank mit Flüssigwasserstoff steht direkt neben dem Prüfstandsgebäude. Beide Treibstofftanks sind aus Sicherheitsgründen durch eine zwei Meter dicke Trennmauern von der Testzelle abgetrennt. In der Testzelle ist das Triebwerk an einem Schubbock installiert, um die enorme Schubkraft aufnehmen zu können. Ein Leitrohr und nachfolgender Strahlumlenker haben im Versuch die Aufgabe den überschallschnellen Abgasstrahl des Triebwerks auf Unterschall abzubremsen und ins Freie umzulenken. Alle Systeme für die Messdatenerfassung, Steuerung und Regelung befinden sich in dem mehrere hundert Meter entfernten Gebäude M8. Dort befindet sich auch der Kontrollraum des P5, in dem alle Abläufe vom Versuchsteam des DLR koordiniert und kontrolliert werden.

Nach Umbau und Erweiterung gehört der ESA-Großprüfstand P5 zu den modernsten und flexibelsten Testanlagen seiner Art. Er ermöglicht es, schnell zwischen den Treibstoffkombinationen Sauerstoff und Wasserstoff oder Sauerstoff und Methan zu wechseln.

Chronologie

  • 1990 bis 1996: Entwicklungsversuche Vulcain für die neue europäische Trägerrakete Ariane 5
  • 1996 bis 1998: Abnahmekampagnen für Flugtriebwerke
  • 1999 bis 2004: Entwicklungs- und Abnahmeversuche an insgesamt 7 Ausführungen des weiter entwickelten Triebwerks Vulcain 2
  • Bis Ende 2016 wurden mehr als 300 Versuche an insgesamt 30 Triebwerken der Typen Vulcain und Vulcain 2 mit jeweiligen Versuchszeiten von einigen Sekunden bis zu mehr als 12 Minuten erfolgreich durchgeführt.
  • 2018 bis 2019: 24 Tests mit dem modifizierten Triebwerk Vulcain 2.1 bei einer Gesamtlaufzeit von mehr als 13.000 Sekunden im Rahmen der Ariane-6-Entwicklung

Publikationen

Fact Sheet Prüfstand P5

83.3 KB | PDF