"Aurora": Bundeswehr lässt Mehrzweck-"Raumflugzeug" entwickeln

Wehrtechnik & Rüstung, Gemeinsame Außen- und Sicherheitspolitik
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theoderich
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"Aurora": Bundeswehr lässt Mehrzweck-"Raumflugzeug" entwickeln

Beitrag von theoderich »

Raumflugzeug-Demonstrator für die Bundeswehr

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Die Bundeswehr hat Polaris mit dem Bau und der Flugerprobung eines skalierten Demonstrators des Aurora-Raumfahrt- und Hyperschallsystems beauftragt. Der Auftrag basiert auf dem Vorbereitungsprojekt RDRS, das 2021 erfolgreich abgeschlossen wurde.

Der Demonstrator wird das größte bisher von Polaris Raumflugzeuge GmbH in Bremen gebaute Fluggerät sein. Es ist etwa zehnmal schwerer als die bisherigen strahlgetriebenen Flugzeuge, die bereits geflogen sind oder sich in der Flugvorbereitung befinden. Die ersten Flüge sind für Ende dieses Jahres geplant.

Das Fluggerät stellt eine verkleinerte Version des künftigen Raumflugzeugs mit einer ähnlichen äußeren Form dar und soll von einem wiederverwendbaren Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk angetrieben werden, das durch Turbojet-Triebwerke für den Start und den Reiseflug ergänzt wird.

Die Flugtestkampagnen dienen der Validierung von Kerntechnologien und Betriebsverfahren für das Raumflugzeug, darunter der wiederholte Betrieb von Raketentriebwerken und kryogenen Systemen im Flug, Start und Landung unter verschiedenen Umweltbedingungen, automatisierte Flugsteuerung unter großen Schwerpunktverschiebungen sowie Wartungsprozesse.

Polaris entwickelt wiederverwendbare Mehrzweck-Raumflugzeuge, die auf ersten Konzepten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR e. V.) aus den Jahren 2015-2018 basieren. Zu den besonderen Merkmalen gehören das flugzeugähnliche Starten und Landen auf konventionellen Start- und Landebahnen an jedem Ort der Welt sowie die Fähigkeit, die Einsatzbasis autonom zu wechseln.
https://www.flugrevue.de/militaer/auftr ... undeswehr/


POLARIS Raumflugzeuge

https://www.polaris-raumflugzeuge.de/
theoderich
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Re: "Aurora": Bundeswehr lässt Mehrzweck-"Raumflugzeug" entwickeln

Beitrag von theoderich »

Successful first flight of Bundeswehr Spaceplane Demonstrator (14. November 2022)
On November 8th POLARIS successfully conducted the first flight of the spaceplane demonstrator ATHENA from the airport of Peenemünde. ATHENA was built under a contract awarded by the Bundeswehr in March 2022. ATHENA is already the third scaled spaceplane demonstrator built and flown by POLARIS, and the first flight vehicle built under a customer contract.

The first flight took place within a dedicated restricted airspace (ED-R) that was implemented by Deutsche Flugsicherung for POLARIS flight testing. The ED-R covers the airport of Peenemünde and adjacent Baltic Sea waters, with a total area of 260 square kilometers.
ATHENA is 3.5 m long and features a nominal take-off mass of 120 kg. The vehicle is initially equipped with 4 turbojet engines, and is designed to reach Mach 0.4 under turbine power. The center section of the vehicle is designed for later integration of a rocket engine and a corresponding rocket propellant system, which greatly increases vehicle performance. The strong and stiff vehicle structure is designed for lateral maneuver load factors of 6.6 g, while the robust landing gear provides extra durability during hard landings.
https://www.polaris-raumflugzeuge.de/AT ... rst-Flight
theoderich
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Re: "Aurora": Bundeswehr lässt Mehrzweck-"Raumflugzeug" entwickeln

Beitrag von theoderich »

Linear-Aerospike-Raketentriebwerk für Bundeswehr-Raumflugzeug
Das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw) hat Polaris beauftragt, das Potenzial eines Linear-Aerospike- (LAS-) Raketentriebwerks als Antriebselement in einem Raumfahrtdemonstrator zu untersuchen. Wie das Unternehmen mitgeteilt hat, soll das Raketentriebwerk einer neuartigen Klasse im Rahmen der Studie in einen Raumflugzeug-Demonstrator einbaut und im Flug getestet werden.

Von LAS-Raketentriebwerken wird eine erhebliche Effizienzsteigerung im Vergleich zu herkömmlichen Raketentriebwerken erwartet.

Mit Optimierung des Abgasstrahls durch Spikes wird eine erhebliche Effizienzsteigerung im Vergleich zu herkömmlichen Raketentriebwerken erreicht. Das ermögliche Polaris zufolge je nach Missionsszenario eine höhere Nutzlastmasse, eine geringere Startmasse des Fahrzeugs und eine höhere Leistung in Bezug auf Flug-Mach-Zahl, Flughöhe und Flugreichweite.
Als eine der größten technologischen Herausforderungen bei LAS-Raketentriebwerken benennt Polaris die Triebwerkskühlung, die im Vergleich zu herkömmlichen Raketentriebwerken wesentlich schwieriger sein könne. Die jüngsten Fortschritte im 3D-Druck ermöglichen jedoch neue Kühlungskonzepte, die bisher nicht realisierbar waren.

Die dem LAS zugeschriebenen Vorteile wie höhere Antriebsleistung, einfachere Integration, geringerer Luftwiderstand während des turbinengetriebenen Reisefluges oder des Gleitfluges beim Wiedereintritt führten nach Polaris-Angaben zur Auswahl des Antriebssystems für das geplante Raumflugzeug der Bundeswehr.

Für die Aerospike-Flugvalidierung im Rahmen der Studie soll Polaris einen speziellen, maßstabsgetreuen Raumflugzeug-Demonstrator bauen, der größer und schwerer ist als die drei bisher gebauten und geflogenen Fahrzeuge (ESuT berichtete). Diese Aerospike-Flugvalidierung werde einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einem einsatzfähigen Raumflugzeug darstellen.
https://esut.de/2023/04/meldungen/41713 ... mflugzeug/
  • The Space Shuttle Main Engine

    The legacies of the 1960s include the use of hydrogen as a rocket fuel, which powered two important engines of the period. The RL-10, developed by Pratt & Whitney, had a rated thrust of 15,000 pounds. Two of them were in the Centaur upper stage. The J-2 of Rocketdyne was an important component of Apollo, with five of these engines in the S-II stage of the Saturn V and a single J-2 in the S-IVB. Its thrust was 230,000 pounds.

    The RL-10 and J-2 certainly did not represent the last word in rocketry. As early as 1967, well before the Shuttle began to take shape, the Air Force initiated an advanced propulsion program that led to new work at both Rocketdyne and Pratt & Whitney. These firms selected different approaches toward improving the hydrogen-fueled rocket engine, with the intent of building test hardware.

    At Rocketdyne, the point of departure involved an inescapable shortcoming of conventional rocket nozzles, which had the shape of a bell. Within these nozzles, during and after liftoff, atmospheric pressure retarded the free expansion and outward flow of an engine's exhaust. This reduced both its thrust and exhaust velocity-and did so just when the launch vehicle was heavy with fuel and was burning propellant at the most rapid rate, thereby needing all the thrust and performance it could get.

    The cure appeared to lie in a new type of engine, the aerospike. It required a ring-shaped combustion chamber surrounding a central body that resembled an upside-down volcano, with inward-sloping flanks and a central vent. Turbine exhaust flowed through the vent; the main engine exhaust expanded against the flanks, with no wall or barrier separating this exhaust from the atmosphere. Atmospheric pressure thus worked freely to shape the exhaust plume as it exited the engine. The aerospike concept offered a compact engine installation that could perform nearly as well at sea level as in a vacuum. However, this performance was somewhat less than could be achieved with a conventional bell nozzle.
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    The Air Force awarded a contract to Pratt & Whitney for a new engine, the XLR-129. It aimed at 2740 psi, nearly four times the pressure of the J-2, and was to deliver 250,000 pounds of thrust. NASA went on to support the work at Rocketdyne, which went forward with its own program for the development of aerospikes. Thus, when concepts of the Shuttle began to jell, during 1969, these programs offered two paths toward development of a shuttle main engine.
    Other questions raised searching issues in a host of technical areas: turbine design for high temperatures, high-speed turbopumps, seals and pump bearings, and ground-test facilities, onboard engine checkout using computers. Von Braun also expressed concern that engine materials would become brittle when exposed to hot hydrogen at high pressures. In addition to this, he sought to uncover shortcomings in the aerospike, which faced possible problems of delayed ignition, combustion instability, sources of hot gas to drive the turbines, and the credibility of estimates for component weights and efficiencies.

    The aerospike held on through the summer, with shuttle managers not only continuing to consider it on an equal basis with the high-pressure bell, but even looking at shuttle designs offering interchangeability between both types of engine. NASA and its contractors, however, had no real experience with the aerospike, though they had plenty with the bell; indeed, all their rocket engines built and flown to date had been of the bell type. In October, a meeting of shuttle managers brought a decision to use the bell type only. This decision won unanimous support from key technical people at both NASA-Marshall and the Manned Spacecraft Center. With this, the aerospike was out in the cold.
    https://history.nasa.gov/SP-4221/ch5.htm#235
theoderich
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Re: "Aurora": Bundeswehr lässt Mehrzweck-"Raumflugzeug" entwickeln

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𝐀𝐞𝐫𝐨𝐬𝐩𝐢𝐤𝐞 𝐃𝐞𝐥𝐢𝐯𝐞𝐫𝐲 𝐃𝐚𝐲 - 𝐍𝐮𝐦𝐛𝐞𝐫 1️⃣

Yesterday we received the first batch of our in-house designed linear aerospike rocket engines! The thick-walled ground-test engines, fabricated using 3D printing technology with Inconel, were produced by AM Global Holding – many thanks for a quick and cost-efficient production!

We have also received the LOX- and kerosene injectors, along with certain "special parts" constructed from Inconel and copper. Our scheduled ground-testing phase is set to commence within the next two weeks.

In the meantime, two lighter flight-test engines for MIRA are already on the printer!
https://www.linkedin.com/posts/polaris- ... 01696-yTfG
On Wednesday, MIRA mastered one of the last milestones towards receiving its operation license. During MIRA’s first roll-tests under turbine power, we also repeatedly tested the flight termination system (FTS). The FTS consists of a rescue parachute to be deployed by a small solid rocket motor as well as an emergency shut-down procedure for the propulsion system.

The rescue parachute is a specific feature of the current demonstrators in order to accelerate operation license approval. Larger vehicles will not need this feature anymore.

The FTS and all other subsystems worked perfectly, including our first self-built and extra-strong landing gear, which we designed for >200 kg drones with >6 g landing shock loads.

MIRA is already our fifth vehicle, featuring a length of 4.3 m and a nominal take-off mass of 210 kg. Its first flight under turbine power is planned within the next 2-3 weeks, while the first in-flight ignition of a linear aerospike rocket engine will follow by the end of this year.
https://www.linkedin.com/posts/polaris- ... 73280-Iwb1

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https://www.linkedin.com/posts/polaris- ... 19232--YL5

Successful first flight of MIRA at Peenemünde Airfield!

https://www.linkedin.com/posts/polaris- ... 01249-4f4Y
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