SHEFEX II, Entwicklungs- und Flugtestprogramm

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Helge Bretz
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1 SHEFEX II, Entwicklungs- und Flugtestprogramm Hendrik Weihs Mit Beiträgen der Institute und Einrichtungen AS,BK,FT,RB,RY,RM,SC, WF und MORABA

SHEFEX: Bündelung der Schlüsselkompetenzen des DLR Bremen:

Braunschweig: Aerodynamische Auslegung und Aktive

Windkanaltests Köln: Instrumentierung und Hyperschall Wind

Whipox Elemente Köln-Porz Göttingen Stuttgart: Auslegung und

2 SHEFEX: Bündelung der Schlüsselkompetenzen des DLR Bremen: Missionsunterstützung und Navigations- Experiment Braunschweig: Aerodynamische Auslegung und Aktive Flugkontrolle Bremen Braunschweig Göttingen: Hyperschall Windkanaltests Köln: Instrumentierung und Hyperschall Wind Windkanaltests. Whipox Elemente Köln-Porz Göttingen Stuttgart: Auslegung und Integration der Nutzlastspitze, TPS Oberpfaffenhofen: Trägerauslegung und Flugkampagne Stuttgart Oberpfaffenhofen SHEFEX Program Team Weihs 2

3 REX Free Flyer, SHEFEX Technologie pur SHEFEX Program Team Weihs 3

Herstellungskosten des Thermalschutzsystems bis zu 50% Scharfkantige

Verhalten mit geringem Widerstand und daher größeres Rückkehrfenster

Bei einer Vergrößerung oder Verkleinerung ändert sich das

4 SHEFEX-Konzept, Warum? neuartiges facettiertes Konzept reduziert Entwicklungs- und Herstellungskosten des Thermalschutzsystems bis zu 50% Scharfkantige Form ergibt im Hyperschall ein optimales aerothermodynamisches Verhalten mit geringem Widerstand und daher größeres Rückkehrfenster und Seitenreichweite: Möglichkeiten wie ein Shuttle, aber einfach wie eine Kapsel Gute aerodynamische Skalierbarkeit, d.h. Bei einer Vergrößerung oder Verkleinerung ändert sich das Aerodynamische Verhalten kaum. kleine Anstellwinkel, schräger Verdichtungsstoß: minimierter communication black-out Missionsoptimiertes Rückkehrfahrzeug möglich klassisch, hoher Anstellwinkel optimiert geringer Anstellwinkel SHEFEX Program Team Weihs 4

5 Gleitzahlen verschiedener Formen im Hyperschall SHEFEX Program Team Weihs 5

6 SHEFEX Program Team Weihs 6

7 SHEFEX I, Start des Flugtest Programms Flugtest verschiedener facettierter metallischer und keramischer TPS Elemente Verifikation der aerodynamischen Eigenschaften facettierter Flugkörper mit scharfen Anlaufkanten. Flugtest neuer Messtechniken und Sammlung von Flugdaten. Vergleich der Vorhersagen mit Realen Flugdaten Verbesserung der Simulationstools Test Kampagnen in verschiedenen Windkanälen Erstflug: Oktober 2005 SHEFEX Program Team Weihs 7

8 Was ändert sich bei SHEFEX II Wiedereintrittsgeschwindigkeit bis zu Ma 12 Dauer der Experimentphase bis zu 60 s Aktive Kontrolle der Fluglage in der Eintrittsphase ( km) Landung auf festem Untergrund Facettierte, symmetrische Spitze Messmöglichkeit bereits beim Aufstieg Deutliche Erhöhung der Experiment/Sensor-Anzahl SH I SHEFEX Program Team Weihs 8

SHEFEX II, Trägerkonfiguration Brasilianische S40/S44 Motor Kombination Motor Adapter ausgerüstet mit Selbstzerstörungs- und Trennungssystem Experiment fins mit CFK- fairing

9 SHEFEX II, Trägerkonfiguration Brasilianische S40/S44 Motor Kombination Motor Adapter ausgerüstet mit Selbstzerstörungs- und Trennungssystem Experiment fins mit CFK- fairing abgedeckt (l= 1.4m), Yo-Yo despin System Gesamtlänge l= m, Masse m 6700kg, Nutzlast ca. 380 kg Nutzlastlänge 5500 mm, Nutzlastdurchmesser 500 mm SHEFEX Program Team Weihs 9

10 SHEFEX II Re-Entry -Konfiguration CFRP-Fins and fairing Payload separation Main Recovery Aft Recovery SHEFEX Program Team Weihs 10

11 Re-Pointing Manöver der 2. Stufe ermöglicht eine Eintrittsgeschwindigkeit von ca Ma 11 und eine Testzeit von 45 s. Altitude of vehicle above sea level [km] SH I Ground Range over Earth curvature [km] cv SHEFEX Program Team Weihs 11

12 SHEFEX II Erwartete Temperaturen Temperature distribution of the vehicle using radiation adiabatic boundary condition turbulent boundary layer, Alt 20 km, Ma 8, α = 2.5 SHEFEX Program Team Weihs 12

13 SHEFEX II: Ermittlung der Aerodynamischen Datenbank SHEFEX Program Team Weihs 13

14 SHEFEX II, Hardware entsteht: Instrumentierung SHEFEX Program Team Weihs 14

15 SHEFEX II: Flugsteuerung SHEFEX Program Team Weihs 15

16 Hardware entsteht: Hybride Navigationsplattform (Experiment) Power Distributio Signal Line CCC Canard Control Computer RS422 Physical Interface Power Distribution Data Interface Trigger (1 Hz) GPS Receiver Firewire Power Command, Data (2 Hz), PPS Command, Data (1HZ) Star Camera Power ST Computer Command, Data (1 Hz) Navigation Computer (NC) Command, Data (500 Hz) GPS Signal Trigger (500 Hz) IMU GPS GPS Antenna Reset Umbilical Cord Mechanical and Thermal Interface Mechanical and Thermal Interface Mechanical and Thermal Interface GPS Signal Mechanical and Thermal Interface D-Box Mechanical and Thermal Interface Telemetry / Telecommand Ready for Star Tracker Lift Off DC/DC Iso. Camera Baffle and Shutter Release PDU Vehicle Umbilical Cord SHEFEX Program Team Weihs 16

17 Hardware entsteht:cmc Serienproduktion SHEFEX Program Team Weihs 17

18 SHEFEX II: Hardware entsteht SHEFEX Program Team Weihs 18

19 SHEFEX II, Hardware entsteht:trägersystem SHEFEX Program Team Weihs 19

20 Partner von SHEFEX II SHEFEX Program Team Weihs 20

21 März 2011 SHEFEX Program Team Weihs 21

22 SHEFEX Program Team Weihs 22

23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Und allen Co-Autoren im Hintergrund SHEFEX Program Team Weihs 24

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