DIN EN 16603-35-2014 Space engineering - Propulsion general requirements English version EN 16603-35 2014《航天工程 通用推进要求 英文版本EN 16603-35-2014》.pdf

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1、Dezember 2014DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL)Preisgruppe 32DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 49.140!%;M“2244259www.din.deDDIN EN 166

2、03-35Raumfahrttechnik Antrieb, allgemeine Anforderungen und Grundstze;Englische Fassung EN 16603-35:2014Space engineering Propulsion general requirements;English version EN 16603-35:2014Ingnierie spatiale Exigences gnrales pour la propulsion;Version anglaise EN 16603-35:2014Alleinverkauf der Normen

3、durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 116 SeitenDIN EN 16603-35:2014-12 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN 16603-35:2014) wurde vom Technischen Komitee CEN/CLC/TC 5 Raumfahrt“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten wird. Das zustndige deutsche No

4、rmungsgremium ist der Arbeitsausschuss NA 131-10-01 AA Interoperabilitt von Informations-, Kommunikations- und Navigationssystemen“ im DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL). Dieses Dokument (EN 16603-35:2014) basiert auf ECSS-E-ST-35C. Dieses Dokument enthlt unter Bercksichtigung des DIN-Prsi

5、dialbeschlusses 1/2004 nur die englische Originalfassung von EN 16603-35:2014. Dieses Dokument wurde speziell zur Behandlung von Raumfahrtsystemen erarbeitet und hat daher Vorrang vor jeglicher Europischer Norm, da es denselben Anwendungsbereich hat, jedoch ber einen greren Geltungsbereich (z. B. Lu

6、ft- und Raumfahrt) verfgt. DIN EN 16603-35:2014-12 3 Nationaler Anhang NA (informativ) Begriffe und Abkrzungen 3 Begriffe und Abkrzungen 3.1 Begriffe aus anderen Normen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECSS-S-ST-00-01. Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden

7、Begriffe nach ECSS-S-ST-10: TRL Technologie-Reifegrad (en: technology readiness level) Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe nach ECSS-S-ST-32: MDP grter Bemessungsdruck (en: maximum design pressure) MEOP grter erwarteter Betriebsdruck (en: maximum expected operating pressu

8、re) Missionsdauer (en: mission life) 3.2 Begriffe zur vorliegenden Norm 3.2.1 Allgemeine Begriffe 3.2.1.1 abladierte Dicke von Hitzeschutzmaterialien durch thermische und mechanische Belastungen whrend der Verbrennung abgetragene Dicke ANMERKUNG Mathematische Bezeichnung ea“ 3.2.1.2 Grill-Modus“ (en

9、: barbecue mode) Betriebsart, bei der eine Stufe oder ein Raumfahrzeug langsam im Weltraum rotiert, um eine gleichmige Temperaturverteilung unter Sonneneinstrahlung zu erzielen 3.2.1.3 Strahldivergenz Halbwinkel eines Kegels, der durch den Triebwerksausgang verluft und in einer gewissen Entfernung d

10、ieses Triebwerksausgangs einen gewissen Prozentsatz eines Ionenstrahlstroms enthlt 3.2.1.4 Schtteln fluktuierende uere thermodynamische Belastungen durch Wirbelablsung DIN EN 16603-35:2014-12 4 3.2.1.5 Brenndauer, tb Zeitintervall, in dem das Antriebssystem einen Schub abgibt ANMERKUNG Bild 3-1 zeig

11、t den beliebigen Schub- oder Druckverlauf eines Raketenantriebssystems. Ein Zndungs-peak kann beobachtet werden, ist jedoch nicht zwingend. In Abhngigkeit von der Anwendung ist eine Zeit t0festgelegt, in welcher eine Schubabgabe des Antriebssystems vorausgesetzt wird und eine Zeit te, in der davon a

12、usgegangen wird, dass das Antriebssystem keinen Schub mehr abgibt. Die Brenndauer ist das Zeitintervall, das als Differenz zwischen den beiden Zeiten festgelegt wird: tb= te t0. Bild 3-1 Brenndauer 3.2.1.6 charakteristische Geschwindigkeit, C* Verhltnis des Produkts der Halsflche des Raketenantriebs

13、 und des Gesamtdrucks (am Dsenhals) zum Massenstrom des Treibstoffs ANMERKUNG 1 Dieser Definition entsprechend, gilt die momentane charakteristische Geschwindigkeit als: mAPCtc* = ANMERKUNG 2 Momentane und gesamte charakteristische Geschwindigkeiten werden im Allgemeinen als charakteristische Geschw

14、indigkeit bezeichnet. ANMERKUNG 3 Die gebruchliche Einheit ist m/s. DIN EN 16603-35:2014-12 5 3.2.1.7 charakteristische Geschwindigkeit, C* Verhltnis des Zeitintegrals des Produkts von Halsflche und Gesamtdruck (am Dsenhals) zur ausgestoenen Treibstoffmasse whrend desselben Zeitintervalls ANMERKUNG

15、1 Nach dieser Definition berechnet sich die gesamte charakteristische Geschwindigkeit aus: =2121tc*tttmddApCtOftmals wird t1als Zndzeit t0angegeben, t2als die Zeit beim Brennschluss (te). In diesem Fall sind t2 t1= tbund das Nennerintegral gleich der ausgestoenen Masse. ANMERKUNG 2 Im Allgemeinen we

16、rden momentane und gesamte charakteristische Geschwindigkeit als charakteristische Geschwindigkeit bezeichnet. ANMERKUNG 3 Die gebruchliche Einheit ist m/s. 3.2.1.8 verkohlte Dicke nach Triebwerksbetrieb verbleibende, durch thermische Belastungen beeintrchtigte Dicke des Hitzeschildes ANMERKUNG 1 Be

17、ispiel: Entwicklung der Zusammensetzung. ANMERKUNG 2 Mathematische Bezeichnung ec“ 3.2.1.9 Chilldown“ Verfahren zum Herunterkhlen der Triebwerkskomponenten vor Zndung, um spezifische funktionelle und mechanische Kriterien zu erreichen (z. B. den ordnungsgemen thermodynamischen Zustand des Treibstoff

18、s) 3.2.1.10 Komponente kleinste einzelne Baueinheit innerhalb eines Subsystems ANMERKUNG Beispiele: Tanks, Ventile und Regler. 3.2.1.11 Verunreinigung Gesamtheit der unerwnschten Stoffe innerhalb des Antriebssystems in jedem Abschnitt seines Lebenszyklus 3.2.1.12 Korridor schwankende Hllkurve eines

19、zeitabhngigen Parameters 3.2.1.13 kritische Drehzahl Drehzahl, bei der die Eigenfrequenz des Rotors mit einem ganzzahligen Vielfachen der Rotations-geschwindigkeit bereinstimmt 3.2.1.14 Kryopumpen Kondensation von Gas auf Leitungen oder Komponenten mit Kryogenen (z. B. LH2, LHe), wodurch mehr Gas ei

20、ngesaugt und der normale Betrieb des Kryogensystems verhindert wird ANMERKUNG Beispiel: Verhinderung eines ordnungsgemen Chilldowns“. DIN EN 16603-35:2014-12 6 3.2.1.15 De-orbiting kontrolliert herbeigefhrte Rckkehr eines Raumfahrzeuges oder einer Stufe zur Erde oder einem anderen Himmelskrper oder

21、des Verglhens in der Atmosphre 3.2.1.16 Bemaung Vorgang zur Festlegung und Verifikation der Abmessungen einer Einheit (System, Subsystem oder Komponente), sodass die Einheit den an sie gestellten Anforderungen entspricht und allen Belastungen ihrer Mission standhalten kann ANMERKUNG Bemaung ist nur

22、nach vorhergehender abgeschlossener Auslegung des jeweiligen Systems oder Subsystems mglich. 3.2.1.17 Bemessungsfall Zusammenstellung von Belastungskombinationen, die durch die Analyse von Fehlermglichkeiten ermittelt wurden 3.2.1.18 Ausflusskoeffizient, Cd Umkehrung der charakteristischen Geschwind

23、igkeit ANMERKUNG 1 Dieser Definition entsprechend, gilt der Ausflusskoeffizient als: *1dCC = ANMERKUNG 2 In dieser Norm gilt die Einheit s/m. ANMERKUNG 3 Wird auch als Massenstromkoeffizient bezeichnet. 3.2.1.19 Ablassen Entleerung der flssigen Inhalte aus einem Raumvolumen 3.2.1.20 Elektroantrieb A

24、ntriebsvorrichtung, die elektrische Leistung zur Erzeugung oder Steigerung von Schub verwendet 3.2.1.21 Triebwerkseinlassdruck Staudruck von Treibstoff am Triebwerkseinlass 3.2.1.22 Arbeitsbereich Zusammenstellung physikalischer Daten, innerhalb derer das Antriebssystem, Subsystem oder die Komponent

25、e betrieben werden sollen ANMERKUNG 1 Wird auch als Domne bezeichnet. ANMERKUNG 2 Bei Antriebssystemen wird das Konzept des operativen Arbeitsbereichs in der Konstruktion angewendet. Das Konzept des extremen Arbeitsbereichs findet bei Flssigantrieben von Trgerraketen Verwendung (siehe ECC-E-ST-35-03

26、). 3.2.1.23 erosiver Abbrand Zunahme der Feststoff-Abbrenngeschwindigkeit des Treibstoffs aufgrund hoher Gasgeschwindigkeiten parallel zur brennenden Oberflche DIN EN 16603-35:2014-12 7 3.2.1.24 Flssigkeitsschlag siehe Wasserhammer (siehe 3.2.1.88) 3.2.1.25 Splen Hindurchfhren eines Fluids durch ein

27、en Rauminhalt, um smtliche Rckstnde anderer Fluide aus diesem Rauminhalt zu entfernen 3.2.1.26 Flattern aeroelastische Instabilitt 3.2.1.27 Funktionsumformer Umformer, der als Eingabe verwendet wird, um das System in Echtzeit zu steuern 3.2.1.28 Friedhofsorbit Erdumlaufbahn, die sich 300 km oder meh

28、r ber einer GEO oder GSO befindet und in die ausgebrannte Oberstufen oder Satelliten entsorgt werden, um die Schuttentstehung in GEO oder GSO zu verringern 3.2.1.29 Bodendienstgerte GSE Gerte zur Untersttzung von Verifikationsprfungen und startvorbereitenden Ttigkeiten am Antriebssystem 3.2.1.30 Hum

29、p-Effekt Effekt, bei dem sich die Abbrenngeschwindigkeit des Feststoffes mit der Eindringtiefe in den Treibsatz verndert 3.2.1.31 hypergole Treibstoffe Treibstoff, die sich spontan entznden, wenn sie miteinander in Kontakt gebracht werden 3.2.1.32 Zndzeit, tignZeit, bei der der Explosionsdruck des F

30、eststoffantriebs einen vorgegebenen Prozentsatz des theoretischen Drucks erreicht hat, der ausschlielich der Verbrennung des Haupttreibsatzes entspricht (dies schliet ausdrcklich den Zndungspeak aus) 3.2.1.33 Impulsbit Zeitintegral der Kraft, die durch ein Triebwerk whrend eines festgelegten Zeitint

31、ervalls bereitgestellt wird ANMERKUNG Impulsbit wird in Ns angegeben. 3.2.1.34 Initialznder erstes Element einer Explosionskette, die bei ordnungsgemer Anregung eine Verbrennungs- oder Detonationswirkung zur Folge hat ANMERKUNG Die Anregung kann durch mechanischen, elektrischen, optischen Einfluss e

32、rfolgen. 3.2.1.35 Dmmdicke (ej) Dicke eines nicht beeintrchtigten Werkstoffs zur Sicherstellung einer festgelegten Schnittstellentemperatur DIN EN 16603-35:2014-12 8 3.2.1.36 Schnittstelle gemeinsamer Grenzbereich, der ein unmittelbares Zusammenwirken zwischen zwei oder mehreren Systemen, Subsysteme

33、n oder Komponenten zur Folge hat 3.2.1.37 Trgerrakete Gefhrt zum Transport eines Raumfahrzeugs vom Boden in die Umlaufbahn oder zwischen Umlaufbahnen 3.2.1.38 Grenzprfung experimentelle Bestimmung der Betriebsgrenzen, in denen ein System, ein Subsystem, eine Komponente oder ein Werkstoff ohne Integr

34、ittsverlust oder Verlust der Funktionstchtigkeit verwendet werden kann 3.2.1.39 Flssigraketentriebwerk chemisch angetriebenes Raketentriebwerk, das nur Flssigtreibstoff verwendet ANMERKUNG Dies beinhaltet auch Triebwerke mit katalytischem Bett fr Monotreibstoffe. 3.2.1.40 minimaler Impulsbit gerings

35、tmglicher Impuls, der als Folge eines gegebenen Befehls durch ein Triebwerk auf einer vorgegebenen Reproduzierbarkeitsebene abgegeben wird ANMERKUNG Der minimale Impulsbit wird in Ns angegeben. 3.2.1.41 Mission siehe Missionsdauer (siehe 3.1) ANMERKUNG Die Mission umfasst den vollstndigen Lebenszykl

36、us eines Antriebssystems oder Subsystems: Lieferung, (Eingangs-)Prfung, Tests, Lagerung, Transport, Handhabung, Integration, Ladung, startvorbereitende Ttigkeiten, Start, Betrieb im Orbit, Passivierung und gegebenenfalls Entsorgung. 3.2.1.42 Mischungsverhltnis Verhltnis von Oxidator- und Massenstrme

37、n 3.2.1.43 unbeeintrchtigte Dicke(n) nach dem Betrieb des Feststoffantriebs verbleibende, durch thermische und mechanische Belastungen unbeeintrchtigte Dicke der Hitzeschutzmaterialien 3.2.1.44 Dse Vorrichtung, um Fluide vom Raketentriebwerk zur Austrittsgeschwindigkeit zu beschleunigen 3.2.1.45 pos

38、itiver Netto-Ansaugdruck (en: net positive suction pressure) NPSP Differenz zwischen Gesamtdruck und Dampfdruck bei vorgegebener Temperatur ANMERKUNG 1 Nach dieser Definition gilt: NPSP = ptot pvap(T). ANMERKUNG 2 Es gibt drei Typen von NPSPs (siehe Bild 3-2): NPSPavailable, der den NPSP-Wert zu ein

39、em gewissen Zeitpunkt an einer gewissen Stelle bezeichnet; NPSPcroder auch kritischer NPSP-Wert, bei dessen Unterschreitung der Pumpendruckanstieg aufgrund von Kavitation unter einen vordefinierten Wert absinkt; DIN EN 16603-35:2014-12 9 NPSPreqoder auch erforderlicher NPSP-Wert, der sich wie folgt

40、ergibt: NPSPreq= NPSPcr+ Sicherheitsspanne. Nach diesen Definitionen gilt: NPSPcrSicherheitsfaktor bei der mechanischen Auslegung von Werkstoffen mit viskoelastischen oder nichtlinearen Eigenschaften 3.2.1.60 Re-orbiting Einschieen eines Raumfahrzeugs oder einer Stufe in einen Friedhofsorbit 3.2.1.6

41、1 Ersatzstoff Ersatzfluid, dass ein Betriebsfluid zu spezifischen Prfungszwecken ersetzt ANMERKUNG 1 Der Ersatzstoff wird so ausgewhlt, dass er in seinen Eigenschaften den Eigenschaften des Betriebsfluids mglichst nahekommt, dessen Wirkungsweisen bei der Prfung des Systems, Subsystems oder der Kompo

42、nente evaluiert werden. ANMERKUNG 2 Der Ersatzstoff wird so ausgewhlt, dass er den Kompatibilittsanforderungen des Systems, Subsystems oder der Komponente entspricht. 3.2.1.62 Seitenlast auf eine Dse whrend des bergangsbetriebs einwirkende Querkraft aufgrund eines asymmetrischen Abgasstrahls 3.2.1.6

43、3 Dimensionierung Festlegung der Gesamteigenschaften eines Systems oder Subsystems in der Konzeptphase des Entwurfs ANMERKUNG Bei Abschluss des Dimensionierungsprozesses stehen auch funktionelle Eigenschaften und Werkstoffeigenschaften fest. Das Dimensionierungsverfahren erfllt die Funktionsanforder

44、ungen. 3.2.1.64 Feststofftriebwerk chemisches Raketentriebwerk, das ausschlielich mit Festtreibstoffen arbeitet 3.2.1.65 Raumfahrzeug Fahrzeug, das zu einem bestimmten Zweck durch die Oberstufe einer Trgerrakete oder durch einen Raumtransporter abgesetzt wird ANMERKUNG Beispiele: Satellit, ballistis

45、che Sonde, Wiedereintrittsflugkrper, Raumsonden und Raumstationen. DIN EN 16603-35:2014-12 12 3.2.1.66 spezifischer Impuls ISPVerhltnis von Schub und Massenstrom ANMERKUNG 1 Der spezifische Impuls wird in Ns/kg oder m/s ausgedrckt. ANMERKUNG 2 Im Engineering-Bereich wird oftmals noch eine andere Def

46、inition angewendet: der spezifische Impuls wird als das Verhltnis zwischen Schub und Gewichtsdurchsatz definiert. Hierbei ergibt sich ein ISPin Sekunden (s). Der numerische Wert von ISP(s) wird erreicht, indem der ISP, ausgedrckt in m/s, durch die Standard-Erdbeschleunigung g0= 9,806 65 m/s2dividier

47、t wird. 3.2.1.67 spezifischer Impuls ISPVerhltnis des Gesamtimpulses zur gesamten ausgestoenen Treibstoffmasse innerhalb des fr die Bestimmung des Gesamtimpulses verwendeten Zeitintervalls ANMERKUNG Siehe Anmerkungen zu 3.2.1.66 spezifischer Impuls“. 3.2.1.68 Subsystem Gruppe unabhngiger Elemente, d

48、ie in Kombination ein vorgegebenes Ziel durch Ausfhrung einer spezifischen Funktion erreichen ANMERKUNG 1 Siehe ECSS-S-ST-00-01 Subsystem“. ANMERKUNG 2 Beispiele: Tanks, Filter, Ventile und Regler bilden ein Subsystem fr die Treibstoffzufuhr innerhalb eines Antriebssystems. 3.2.1.69 System siehe Ant

49、riebssystem (siehe 3.2.1.54) 3.2.1.70 Anschlusspunkt Stelle innerhalb einer haftenden Anwendung, an der die lokale Belastung aufgrund einer geometrischen Diskontinuitt in mehrere Richtungen verluft ANMERKUNG Kann auch als Tripelpunkt bezeichnet werden (siehe 3.2.1.82). 3.2.1.71 Drosselung Einstellung des Schubs durch Steuereinrichtungen 3.2.1.72 Schub durch Beschleunigung und Aussto von Materie erzeugte Kraft 3.2.1.73 H