Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
2. Thermische Lichtbogentriebwerke 2 2.1. Arbeitsweise von elektrischen Triebwerken 2 2.2. Beschreibung des HIPARC-R 3 3. Beschreibung der Anlagen und Messsysteme 5 3.1. Die Vakuumanlage und der Tank 5 3.2. Der Koordinatentisch 6 3.3. Die Pendelwaage zur Schubmessung 6 3.4. Die Pitot-Sonde 7 3.5. Die Druckmessdose 8 3.5.1. Der Druckaufnehmer 8 3.6. Die Wärmeflussdichtesonde 9 3.7. Die Flugzeitsonde 10 3.8. Die gekreuzten Einzelsonden 11 4. Theoretische Grundlagen 13 4.1. Der Pitotdruck 13 4.1.1. Theorie der Pitot-Sonde 13
4.1.2. Strömung über einen senkrechten Stoß 13 4.2. Stationäre Wärmeflussdichtemessung 15
4.2.1. Bestimmung der Wärmeflussdichte aus dem
Temperaturgradienten 16 4.3. Die Plasmageschwindigkeit und die Ionentemperatur 17 5. Die Messungen und Eregebnisse 20 5.1. Versuchsbedingungen 20 5.2. Pitotdruckmessungen 20 5.3. Wärmeflussdichtemessungen 22 5.3.1. Messungen mit unbeschichteter Sonde 22 5.3.2. Messungen auf Aluminium und KCl 24 5.3.2.1. Der Bedampfungsprozess 25
5.3.2.2. Ergebnisse der Versuche mit beschichteter Sonde 27 5.4. Geschwindigkeitsmessungen und Einzelsondenmessungen 31 6. Schub und Enthalpie 34 6.1.Die Temperatur 34 6.1.1. Bestimmung des Isentropenkoeffizient γ 34
6.1.2. Bestimmung von v = v(T) aus den Pitotdrucksmessungen 37 6.1.3. Bestimmung von v = v(T) aus den Messungen mit gekreuzten
Einzelsonden 38
6.1.4. Temperatur als Lösung des iterativen Prozesses 38 6.2. Berechnung der Schubes 41 6.2.1. Einflussfaktoren auf die Messungen 44 6.2.1.1. Die Viskosität 44 6.2.1.2. Einfluss des axialen Druckgradienten 46 6.2.1.3. Ergebnisse 46
6.3. Vergleich der Methode mit direkten Schubmessungen 48 6.4.Enthalpie 48 7. Zusammenfassung 51 8. Literaturverzeichnis 52
9. Anhang 54
- Plasmen 55
- Elektrostatische Sonden 57 - Wasserstoff 0.3 mbar (Molverteilung) 74 - Wasserstoff 0.3 mbar (Spezifische Waermekapazitaet) 75 - Berechnung von T aus Druckverhaeltnis und
Geschwindigkeitsverhaeltnis (Beispiel) 116 - Programm zur Berechnung des Geschwindigkeitsverhältnisses auf
dem Stromverhältnis 117
