Laser-Induzierte Zündung in einer Raketenbrennkammer

Fokussierte Strahlung eines gepulsten Nd:YAG-Lasers wurde verwendet, um eine mit kryogenen Treibstoffen betriebene Raketenbrennkammer zu zünden. Die im Inneren der Brennkammer befindlichen optischen Bauteile müssen während des Testbetriebes Drücken von bis zu 80 bar, Temperaturen von über 3500 K sowie starken Vibrationen standhalten. Zudem muss der Plasmadurchbruch stets exakt auf der Scherschicht zwischen den beiden Komponenten, flüssiger Sauerstoff und gasförmiger Wasserstoff, induziert werden. Testprozedur, Laserzünder-Hardware, Brennkammer samt optischer Sonden sowie Ergebnisse der optischen Messungen werden hier beschrieben. Unter Verwendung spezieller optischer Sonden wird die Emission der Plasma-Rekombination gesammelt und mittels Spektrometer und dynamischer Lichtverstärker analysiert. Zündbedingungen, lokale Treibstoffverhältnisse und Plasma-Temperaturen konnten somit bestimmt werden. Des Weiteren wird gezeigt, wie sich die Flammen-Emission im Einklang mit dem Brennkammerdruck während des Testlaufes der Raketenbrennkammer verhält und somit Rückschlüsse auf Eigenschaften der Brennkammer zulässt.