Lineartechnik für die Schubvektorsteuerung von studentischen Flüssigkeitsraketen

Industriesektor: Luft- und Raumfahrttechnik und Antriebssysteme.
Anwendungsbereich: Schubvektorsteuerung und elektromechanische Lineartechnik.
 

 

Das Unternehmen Thomson, eine Marke von Regal Rexnord, unterstützt die studentische Initiative Elara Aerospace der TU München mit hochpräziser Lineartechnik. Für die Entwicklung einer flüssigkeitsbetriebenen Methalox-Rakete liefert Thomson in Zusammenarbeit mit den Schwestermarken Boston Gear und Kollmorgen zentrale Aktorikkomponenten zur aktiven Flug- und Schubvektorsteuerung.

Systemarchitektur und elektromechanische Aktorik
Die Architektur der Triebwerksausrichtung integriert zwei Präzisions-Linearaktuatoren der Thomson PC-Serie, die mit AKM13D-Servomotoren von Kollmorgen und Micron NemaTRUE-Planetengetrieben von Boston Gear gekoppelt sind. Diese elektromechanische Baugruppe ist für die exakte räumliche Ausrichtung der Raketentriebwerke verantwortlich. Die Aktuatoren basieren auf einem Kugelgewindetrieb-Konzept und ermöglichen eine mechanische Schwenkbewegung innerhalb eines definierten Aktionsbereichs von ±5 Grad, um hochpräzise und wiederholgenaue Kurskorrekturen bei begrenztem Platzangebot zu gewährleisten.




Komponententest und Missionsprofil
Um dem Entwicklungsteam maximale Flexibilität bei der Verifizierung der Steuerungssysteme zu bieten, wurden die Aktuatoren als modular testbare Einzelkomponenten geliefert. Die Hardware wird derzeit auf dedizierten Entwicklungsplattformen für die Triebwerkssteuerung evaluiert. Das übergeordnete Ziel der Elara-Mission ist die Entwicklung der ersten vollständig wiederverwendbaren studentischen Flüssigkeitsrakete, die eine Höhe von über 100 Kilometern erreicht und eine wissenschaftliche Nutzlast von bis zu 100 kg in den suborbitalen Raum transportieren kann.




Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen, die in der ursprünglichen Ankündigung nicht enthalten sind
In der Raumfahrttechnik wird die aktive Ausrichtung des Triebwerksschubs zur Flugsteuerung als Schubvektorsteuerung (Thrust Vector Control, TVC) bezeichnet. Anstatt aerodynamische Steuerflächen zu verwenden, die im Vakuum des Weltraums oder in großen Höhen (wie der Kármán-Linie bei 100 km) wirkungslos sind, schwenkt das TVC-System die gesamte Brennkammer oder Triebwerksdüse mithilfe elektromechanischer Aktuatoren. Ein Kugelgewindetrieb wandelt dabei das Drehmoment des Servomotors in eine lineare Schub- oder Zugkraft um, wobei Stahlkugeln zwischen der Gewindespindel und der Mutter rollen, was den mechanischen Wirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Trapezgewinden erheblich erhöht. Darüber hinaus verwendet das Raketendesign von Elara Aerospace ein "Methalox"-Treibstoffgemisch (flüssiges Methan als Brennstoff und flüssiger Sauerstoff als Oxidator). Methalox verbrennt extrem sauber und minimiert Rußablagerungen (Coking) in den Triebwerkskühlkanälen, was eine grundlegende thermophysikalische Voraussetzung für die zuverlässige Wiederverwendbarkeit von Raketenmotoren darstellt.

Bearbeitet von Lekshman Ramdas, Redakteur bei Induportals – angepasst durch KI.

www.thomsonlinear.com