Die Treibstoffkombination Flüssigsauerstoff (LOX) / Methan steht im Fokus zahlreicher internationaler Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die kommerzielle Anwendung in der Raumfahrt. Zur Verbesserung des Verständnisses und um eine fundamentale Basis für zukünftige Triebwerksentwicklungen bereitzustellen, wurde die Treibstoffkombination im Rahmen des Projektes experimentell und numerisch untersucht.
Im Rahmen der experimentellen Arbeiten konnte die kryogene Infrastruktur an der TU München etabliert werden, sodass wertvolle Versuchsdaten zur Validierung und Optimierung numerischer Modelle bereitstehen. Im Rahmen der Kampagnen wurden grundlegende Tests mit einer Einzelelementkammer inklusive optischen Zugangs sowie einer mit Wasser gekühlten Multielementkammer bis zu 60 bar Kammerdruck durchgeführt. Die detaillierte Instrumentierung an der TU München erlaubt so die Bestimmung der Wärmelasten und relevanter Leistungskenngrößen in Abhängigkeit zahlreicher Design- und Betriebsparameter.
In den parallel zu den Experimenten durchgeführten numerischen Arbeiten konnte eine neuartige Modellierungsstrategie entwickelt werden, um die charakteristischen Bedingungen in Methantriebwerken zu berücksichtigen. Im Rahmen eines effizienten Konzeptes zur Entkopplung der Berechnung der Fluidmechanik von der komplexen Chemie und Thermodynamik konnte durch eine Erweiterung der Kopplungsdimensionen der Einfluss thermischer Effekte und der zugrundeliegenden Reaktionskinetik berücksichtigt werden. Unter Verwendung einer Simulationsumgebung inklusive Brennkammer und Kühlsystem wurde im Rahmen des Projektes eine signifikante Verbesserung der numerischen Vorhersagefähigkeiten erreicht.
