PDF zum Download - Tim Boson / Condor

wichtigsten chemischen Reaktionen & Relaxationsprozesse. Zum anderen sollten ausreichende
Informationen über die charakteristischen dissipativen Strömungsphänomene samt Verdichtungsstößen
im Überschallbereich am Ende der Schubdüse vorliegen.
Alle dazu erforderlichen Werte der lokal auftretenden Zustandsgrößen selbst können den
isentropen Leistungsrechnungen entnommen werden. Diese klar definierte Methodik kommt
bereits in Hermann Oberths epochalem Werk „Wege zur Raumschifffahrt“ (1929) an zentraler
Stelle explizit zum Ausdruck (zitiert in meinem Raketentriebwerksbuch 1989; p. 11):
Ideal propulsion is relevant for rocket theory, since it establishes the bench-marks for requirements made on
the rocket as well as on the rocket’ performance capacity and the importance of technical improvements.
Tim Boson:
Ich kapiere: Ihre Absicht war wohl, das Programm der MM in kompakter Form anzubieten?
Und ich konzediere, dass es ohne den Grundlagendiskurs den Lesern kaum in seiner komplexen
inneren Logik zu vermitteln ist – wenigstens in dem Sinn, gegebenenfalls Neugierde für
weitere eigene Studien zu wecken.
TSWS:
Nein, da muss ich passen: Das volle Programm selbst kompakt zu präsentieren, ist hier nicht
möglich. Man muss Schwerpunkte setzen. Beispielsweise resultiert aus der Definition der
Designpositionen (Element I der MM), dass sich i. A. ein so genanntes Eigenwertproblem
ergibt. Es hat zur Folge, dass der Massendurchsatz des Antriebs nicht frei vorgegeben werden
kann. Sein Wert muss iterativ berechnet werden (weiter unten mehr!) und zwar gekoppelt mit
der chemischen Zusammensetzung der den Schub generierenden Verbrennungsgase, deren
Zustandsgrößen sich entlang der Strömung ständig verändern.
Wie sich selbst der Laie vorstellen kann, ist darin aber ein fundamentales Problem � verborgen:
Worin unterscheidet sich die Einstellung von chemischen Gleichgewichten in einer
Strömung gegenüber dem Standardfall für ein ruhendes Gasgemisch bei bekannten Werten
von Druck & Temperatur? Die Lösung wurde erstmals im Rahmen des AT in meinem Raketentriebwerksbuch
(1989, S. 134-138) explizit angegeben und kommentiert.
Tim Boson:
Bedeutet das, dass der NASA-Lewis-Code dieses Problem für die typischen reaktionskinetischen
Prozesse in den Strömungen der Raketentriebwerke nicht berücksichtigt hat.
TSWS:
Allerdings. Bis heute hat sich das NASA Computer Programm CEA (Chemical Equilibrium
with Applications), das auch als ›NASA-Lewis-Code‹ firmiert, eine Monopolstellung verschafft,
obwohl die Struktur des entsprechenden ‚Marktes’ kein natürliches Monopol hervorbringen
würde:
CEA represents the latest in a number of computer programs that have been developed at the NASA Lewis
Research Center during the last 45 years. These programs have changed over the years to include additional
techniques. Associated with the program are independent databases with transport and thermodynamic
properties of individual species. Over 2000 species are contained in the thermodynamic database. It is in
wide use by the aero-dynamics and thermodynamics community, with over 2000 copies in distribution
(Glenn Research Center 2010).
Tatsächlich ist die theoretische Basis in Bezug auf das zentrale Anliegen des Codes „Chemical
Equilibrium with Applications“ von Beginn seiner Entwicklung an (S. Gordon, F. J. Zeleznik,
Y. N. Huff; NASA 1959) weder begrifflich adäquat noch strömungsmechanischthermodynamisch
korrekt formuliert. Das Manko beginnt schon damit, dass ein numerisch
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