Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
COMBUSTION CHAMBER DEVICE, VEHICLE AND METHOD FOR OPERATING A COMBUSTION CHAMBER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/149870
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a combustion chamber device, comprising a combustion chamber (12), which is delimited by an inner jacket (14; 14'), wherein the inner jacket (14; 14') comprises a fluid-permeable structural material (32), and wherein the inner jacket (14; 14') comprises at least one flow channel (42) having a flow region (54) for fluid, characterized in that the inner jacket (14; 4') comprises a fluid-impermeable inner jacket layer (62), which is arranged on one side (58) of the structural material (32) of the inner jacket (14; 14'), wherein the side (58) delimits the flow region (54) of the at least one flow channel (42) at least in regions, and wherein the fluid-impermeable inner jacket layer (62) has at least one opening (64), by means of which a fluidic connection can be established between the flow region (54) of the at least one flow channel (42) and the fluid-permeable structural material (32) of the inner jacket (14; 14').

Inventors:
ORTELT, Markus (Theodor-Heuss-Strasse 16, Flein, 74223, DE)
GREUEL, Dirk (Südstrasse 24, Möckmühl, 74219, DE)
Application Number:
EP2019/052467
Publication Date:
August 08, 2019
Filing Date:
February 01, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. (Linder Höhe, Köln, 51147, DE)
International Classes:
F02K9/97; F02K9/64
Domestic Patent References:
WO1999004156A11999-01-28
Foreign References:
DE69302042T21996-08-22
US2183313A1939-12-12
DE19616838A11996-10-31
DE19901424A12000-07-27
DE102005059502A12007-06-14
DE102005036137A12007-02-01
DE102010043336A12012-05-03
Attorney, Agent or Firm:
HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (Uhlandstrasse 14 c, Stuttgart, 70182, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Brennkammervorrichtung, umfassend einen Brennraum (12), welcher durch einen Innenmantel (14; 14') begrenzt ist, wobei der Innenmantel (14; 14') ein fluiddurchlässiges Strukturmaterial (32) aufweist, und wobei der Innenmantel (14; 14') mindestens einen Strömungskanal (42) mit einem Strömungsbereich (54) für Fluid umfasst, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Innenmantel (14; 14') eine fluidundurchlässige

Innenmantelschicht (62) aufweist, welche an einer Seite (58) des

Strukturmaterials (32) des Innenmantels (14; 14') angeordnet ist, wobei die Seite (58) den Strömungsbereich (54) des mindestens einen

Strömungskanals (42) zumindest bereichsweise begrenzt, und wobei die fluidundurchlässige Innenmantelschicht (62) mindestens eine Öffnung (64) aufweist, mittels welcher eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Strömungsbereich (54) des mindestens einen Strömungskanals (42) und dem fluiddurchlässigen Strukturmaterial (32) des Innenmantels (14; 14') herstellbar ist.

2. Brennkammervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Außenmantel (16), weicher eine dem Brennraum (12) abgewandte Außenseite (36) des Innenmantels (14; 14') umgibt.

3. Brennkammervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (16) einen faserverstärkten Kunststoff und ins- besondere einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff umfasst.

4. Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsbereich (54) des mindestens einen Strömungskanals (42) zumindest bereichsweise von einer dem Innen- mantel (14; 14') zugewandten Innenseite (38) des Außenmantels (16) begrenzt wird.

5. Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungskanal (42) zwischen einer dem Außenmantel (16) zugewandten Außenseite (36) des Innenmantels (14; 14') und einer dem Innenmantel (14; 14') zuge- wandten Innenseite (38) des Außenmantels (16) positioniert ist.

6. Brennkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidundurchlässige Innenmantel- schicht (62) eine Mehrzahl von Öffnungen (64) aufweist, welche parallel zu einer Längserstreckungsrichtung (44) des mindestens einen

Strömungskanals (42) beabstandet sind.

7. Brennkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Blendeneinrichtung (68; 68'), mittels welcher die Fluidwirksamkeit der Verbindung zwischen dem mindestens einen Strömungskanal (42) und dem Strukturmaterial (32) des Innenmantels (14; 14') steuerbar und/oder regelbar ist.

8. Brennkammervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (68; 68') mindestens ein Blendenelement (70) umfasst, welches zwischen der mindestens einen Öffnung (64) der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht (62) und dem Strömungs- bereich (54) des mindestens einen Strömungskanals (42) angeordnet ist, wobei das mindestens eine Blendenelement (70) einen fluidundurch- lässigen Bereich (72) und mindestens einen Zuflusskanal (74) für Fluid aufweist, welcher durch den fluidundurchlässigen Bereich (72) verläuft.

9. Brennkammervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zuflusskanal (74) des mindestens einen

Blendenelements (70) relativ zu der mindestens einen Öffnung (64) der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht (62) verschiebbar angeordnet ist.

10. Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (68; 68') mindestens ein Halteelement (80) aufweist, an welchem eines oder mehrere Blenden- elemente (70) angeordnet sind, und insbesondere, dass an dem min- destens einen Halteelement (80) ein Einstellelement (90) angeordnet ist, mittels welchem das mindestens eine Halteelement (80) mit den

Blendenelementen (70) verschiebbar ist.

11. Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Zuflusskanal (74) des mindestens einen Blendenelements (70) einer Öffnung (64) der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht (62) zugeordnet ist.

12. Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (81a) benachbarter Öffnungen (64) der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht (62) einem Abstand (81b) benachbarter Zuflusskanäle der Blendeneinrichtung (68; 68') entspricht.

13. Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungskanal (42) min- destens ein Führungselement (84) aufweist, dass das mindestens eine Blendenelement (70) ein zu dem mindestens einen Führungselement (82) korrespondierendes Gegenelement (84) aufweist, und dass das Gegenelement (84) an dem mindestens einen Führungselement (82) insbesondere verschiebbar anordenbar ist.

14. Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (68; 68') erste Gruppe (94a) von Blendenelementen (70) aufweist, welche in einem Bereich eines ersten Endes (96) des mindestens einen Strömungskanals (42) angeordnet sind, und dass die Blendeneinrichtung (68; 68') eine zweite Gruppe (94b) von Blendenelementen (70) aufweist, welche in einem Bereich eines dem ersten Ende (96) gegenüberliegenden zweiten Endes (98) des mindestens einen Strömungskanals (42) angeordnet sind.

15. Brennkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Strömungskanälen (42), welche in einer quer und insbesondere senkrecht zu einer Längserstreckungs- achse (46) des Innenmantels (14; 14') liegenden Umfangsrichtung (48) des Innenmantels (14; 14') zueinander beabstandet sind.

16. Brennkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fluiddurchlässige Strukturmaterial (32) des Innenmantels (14; 14') ein Faserverbundwerkstoffmaterial und insbesondere ein keramisches Faserverbundwerkstoffmaterial umfasst.

17. Brennkammervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (14; 14') eine Mehrzahl von Innenmantelelementen (108; 108a; 108b; 108c) aufweist und/oder dass der Innenmantel (14; 14') aus einer Mehrzahl von Innenmantel- elementen (108; 108a; 108b; 108c) aufgebaut ist, wobei die Innen- mantelelemente (108; 108a; 108b; 108c) parallel zu einer Längs- erstreckungsachse (46) des Innenmantels (14; 14') aufeinanderfolgend angeordnet sind, und insbesondere dass die Innenmantelelemente (108; 108a; 108b; 108c) jeweils ringförmig und/oder kreisringförmig ausge- bildet sind.

18. Brennkammervorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zueinander benachbarte Innenmantelelemente (108; 108a; 108b; 108c) jeweils aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind oder unterschiedliche Materialien umfassen, und insbesondere dass Innen- mantelelemente (108; 108a; 108b; 108c) unterschiedlichen Typs und/oder unterschiedlicher Art parallel zu der Längserstreckungsachse (46) alternierend und/oder abwechselnd angeordnet sind.

19. Fahrzeug, insbesondere Flugkörper (102), umfassend eine Brenn- kammervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.

20. Verfahren zum Betreiben einer Brennkammervorrichtung, umfassend einen Brennraum (12), welcher durch einen Innenmantel (14; 14') begrenzt ist, wobei der Innenmantel (14; 14') ein fluiddurchlässiges Strukturmaterial (32) aufweist, und wobei der Innenmantel (14; 14') mindestens einen Strömungskanal (42) mit einem Strömungsbereich (54) für Fluid umfasst, bei dem der mindestens eine Strömungskanal (42) mit einem Fluid durchströmt wird, das Fluid aus dem mindestens einen Strömungskanal (42) zumindest anteilsweise in das Struktur- material (32) des Innenmantels (14; 14') geleitet wird, und bei dem eine Zuflussstärke des Fluids von dem mindestens einen Strömungskanal (42) in das Strukturmaterial (32) des Innenmantels (14; 14') gesteuert und/oder geregelt wird.

Description:
Brennkammervorrichtung, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Brennkammervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Brennkammervorrichtung, umfassend einen Brenn- raum, welcher durch einen Innenmantel begrenzt ist, wobei der Innenmantel ein fluiddurchlässiges Strukturmaterial aufweist, und wobei der Innenmantel mindestens einen Strömungskanal mit einem Strömungsbereich für Fluid umfasst.

Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere einen Flugkörper.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkammer- vorrichtung.

Die WO 99/04156 Al offenbart eine Brennkammer, umfassend einen Brenn- raum, einen den Brennraum umschließenden Innenmantel, einen den Innen- mantel umschließenden Außenmantel und zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel ausgebildete Kühlmittelkanäle.

Die DE 199 01 424 Al offenbart eine Heißgasbrennkammer für ein Raketen- triebwerk, mit zumindest einer zum Zweck einer Transpirationskühlung kühl- mitteldurchlässigen Innenwand und einer dieser zugeordneten Kühlmittel- Zufuhreinrichtung

Aus der DE 10 2005 059 502 Al ist eine Heißkammer bekannt, umfassend mindestens einen Heißraum, mindestens eine Heißkammerwand, welche den Heißraum begrenzt und mindestens eine Hüllenstruktur, welche die Heiß- kammerwand umgibt und/oder von der Heißkammerwand umgeben ist.

Zwischen der Heißkammerwand und der Hüllenstruktur ist eine Schale ange- ordnet, welche mindestens in Teilbereichen an der Heißkammerwand und an der Hüllenstruktur anliegt, und die Schale ist so ausgebildet, dass sie in einer Abstandsrichtung zwischen der Heißkammerwand und der Hüllenstruktur und in einer Querrichtung zu dieser Abstandsrichtung dehnbar ist.

Aus der DE 10 2005 036 137 Al ist eine Brennkammer, umfassend einen Außenmantel und einen Innenmantel, welcher einen Brennraum begrenzt und welcher zur Effusionskühlung oder Transpirationskühlung fluiddurchlässig ist, bekannt. Der Innenmantel umfasst eine Mehrzahl von längs einer axialen Achse aufeinanderfolgenden Scheibenelementen.

Aus der DE 10 2010 043 336 Al ist eine Brennkammervorrichtung bekannt, umfassend eine Brennkammer, einen Einspritzkopf zum Zuführen mindestens eines Fluids zu der Brennkammervorrichtung und eine sich an die Brenn- kammer anschließende Düsenerweiterung. Die Brennkammervorrichtung umfasst eine Hülle, welche zumindest abschnittsweise eine Wandung der Brennkammer und eine Wandung der Düsenerweiterung bildet und sich im montierten Zustand der Brennkammervorrichtung im Wesentlichen von dem Einspritzkopf bis zu einem dem Einspritzkopf abgewandten Ende der Düsen- erweiterung erstreckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammervorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei einfacher Herstellbarkeit eine hohe Leistung und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Brennkammervorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Innenmantel eine fluidundurch- lässige Innenmantelschicht aufweist, welche an einer Seite des Struktur- materials des Innenmantels angeordnet ist, wobei die Seite den Strömungs- bereich des mindestens einen Strömungskanals zumindest bereichsweise begrenzt, und wobei die fluidundurchlässige Innenmantelschicht mindestens eine Öffnung aufweist, mittels welcher eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Strömungsbereich des mindestens einen Strömungskanals und dem fluiddurchlässigen Strukturmaterial des Innenmantels herstellbar ist. Die Brennkammervorrichtung umfasst beispielsweise eine Einspritzvorrichtung zum Zuführen von Fluiden zu dem Brennraum. Mittels dieser Einspritzeinrich- tung lassen sich dem Brennraum beispielsweise Treibstoff und Oxidator zur Verbrennung zuführen.

Im Betrieb der Brennkammervorrichtung entstehen durch die chemische Reaktion der fluide innerhalb des Brennraums hohe Drücke und hohe

Temperaturen. Dadurch wird insbesondere der Innenmantel der Brenn- kammervorrichtung thermisch sehr hoch belastet. Zur Kühlung der Brenn- kammervorrichtung sind aus diesem Grund effektive und effiziente Kühl- verfahren notwendig.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Kühlung des Innenmantels insbesondere mittels Effusionskühlung oder Transpirationskühlung erfolgt.

Dem fluiddurchlässigen Strukturmaterial des Innenmantels wird hierzu über den mindestens einen Strömungskanal ein Kühlmedium zugeführt. Das Küh I- medium fließt (zumindest teilweise) aus dem mindestens einen Strömungs- kanal in das fluiddurchlässige Strukturmaterial des Innenmantels. Aufgrund der Fluiddurchlässigkeit des Strukturmaterials des Innenmantels gelangt das Kühlmedium beispielsweise an eine dem Brennraum zugewandte Innenseite des Innenmantels und bildet dort einen zumindest näherungsweise homo- genen Kühlungsfilm (Effusionskühlung).

Bei der Transpirationskühlung ist es zusätzlich vorgesehen, dass das Kühl- medium einen Phasenwechsel durchführt. Dies lässt sich insbesondere durch geeignete Wahl des Kühlmediums realisieren.

Mittels der genannten Kühlmethoden kann die Brennkammervorrichtung effektiv und effizient gekühlt werden. Der Innenmantel und/oder das Strukturmaterial des Innenmantels ist bei- spielsweise aus einem keramischen Faserverbundwerkstoffmaterial hergestellt.

Der Innenmantel begrenzt den Brennraum. Begrenzen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Innenmantel den Brennraum umgibt und/oder umschließt uns insbesondere vollumfänglich umgibt und/oder umschließt. Der Innenmantel ist beispielsweise hohlzylinderförmig ausgebildet.

An einer Seite des Innenmantels ist eine fluidundurchlässige Innenmantel- schicht angeordnet. Diese Seite (und die an der Seite angeordnete Innen- mantelschicht) umgeben und/oder begrenzen dabei den Strömungsbereich des mindestens einen Strömungskanals. Durch die fluidundurchlässige Innen- mantelschicht wird grundsätzlich ein Eindringen von Fluid aus dem Strö- mungsbereich des mindestens einen Strömungskanals in das Strukturmaterial des Innenmantels verhindert.

Die fluidundurchlässige Innenmantelschicht weist mindestens eine Öffnung auf, durch welche eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Strömungs- bereich des mindestens einen Strömungskanals und dem fluiddurchlässigen Strukturmaterial des Innenmantels herstellbar ist. Durch die mindestens eine Öffnung kann beispielsweise Kühlmedium aus dem Strömungsbereich in das Strukturmaterial des Innenmantels fließen.

Mittels der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht lässt sich somit beispiels- weise ein Fluidfluss aus dem Strömungsbereich des mindestens einen Strö- mungskanals in das Strukturmaterial des Innenmantels kontrollieren. Eine Stärke des Fluidflusses kann dadurch beispielsweise in Verbindung mit einer Blendeneinrichtung gesteuert und/oder geregelt werden.

Öffnungen innerhalb der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht sind ins- besondere in unterschiedlichen Bereichen der Brennkammervorrichtung positionierbar. Dadurch kann die Kühlung des Innenmantels der Brenn- kammervorrichtung beispielsweise auf bestimmte räumliche Bereiche ein- geschränkt werden, welche beispielsweise einer besonders hohen thermischen Belastung unterliegen. Die vorstehend beschriebenen Kühlmechanismen können dadurch besonders flexibel eingesetzt werden.

Die fluidundurchlässige Innenmantelschicht ist insbesondere stoffschlüssig mit dem Strukturmaterial des Innenmantels verbunden. Sie ist beispielsweise auf das Strukturmaterial des Innenmantels stoffschlüssig aufgetragen. Die fluid- undurchlässige Innenmantelschicht ist beispielsweise galvanisch auf das Strukturmaterial des Innenmantels aufgetragen.

Günstig ist es, wenn ein Außenmantel eine dem Brennraum abgewandte Außenseite des Innenmantels umgibt. Dadurch werden der Innenmantel und der Brennraum thermisch und räumlich abgeschirmt. Dadurch wird ferner die Stabilität der Brennkammervorrichtung erhöht.

Beispielsweise umfasst der Außenmantel einen faserverstärkten Kunststoff und insbesondere einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Es lässt sich dadurch eine gute thermische Abschirmung von inneren Komponenten der Brennkammervorrichtung bei hoher Stabilität realisieren.

Günstig ist es, wenn der Strömungsbereich des mindestens einen Strömungs- kanals zumindest bereichsweise von einer dem Innenmantel zugewandten Innenseite des Außenmantels begrenzt wird. Der mindestens eine Strömungs- kanal kann dadurch an der Brennkammervorrichtung bzw. an dem Innen- mantel auf technisch einfache Weise realisiert werden.

Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn der mindestens eine Strömungs- kanal zwischen einer dem Außenmantel zugewandten Außenseite des Innen- mantels und einer dem Innenmantel zugewandten Innenseite des Außen- mantels positioniert ist.

Günstig ist es, wenn die fluidundurchlässige Innenmantelschicht eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, welche parallel zu einer Längserstreckungsrichtung des mindestens einen Strömungskanals beabstandet sind. Es lässt sich dadurch Fluid aus dem Strömungsbereich des mindestens einen Strömungs- kanals gleichmäßig dem Strukturmaterial des Innenmantels zuführen.

Die Längserstreckungsrichtung des mindestens einen Strömungskanals liegt insbesondere parallel zu einer Längserstreckungsachse des Innenmantels.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Brennkammervorrichtung eine Blendeneinrichtung, mittels welcher die Fluidwirksamkeit der Verbindung zwischen dem mindestens einen Strömungskanal und dem Strukturmaterial des Innenmantels steuerbar und/oder regelbar ist. Es lässt sich dadurch bei- spielsweise eine Stärke eines Fluidzuflusses aus dem Strömungsbereich des mindestens einen Strömungskanals in das Strukturmaterial des Innenmantels steuern und/oder regeln. Dadurch kann beispielsweise eine Kühlleistung in Abhängigkeit eines Temperatur- und/oder Leistungszustands der Brenn- kammervorrichtung angepasst werden. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad der Brennkammervorrichtung erhöht.

Insbesondere ist mittels der Blendeneinrichtung die Fluidwirksamkeit der Ver- bindung zwischen dem mindestens einen Strömungskanal und dem Struktur- material des Innenmantels stufenlos steuerbar und/oder regelbar.

Günstig ist es, wenn die Blendeneinrichtung mindestens ein Blendenelement umfasst, welches zwischen der mindestens einen Öffnung der fluidundurch- lässigen Innenmantelschicht und dem Strömungsbereich des mindestens einen Strömungskanals angeordnet ist, wobei das mindestens eine Blendenelement einen fluidundurchlässigen Bereich und mindestens einen Zuflusskanal für Fluid aufweist, welcher durch den fluidundurchlässigen Bereich verläuft.

Dadurch kann beispielsweise die Fluidwirksamkeit der Verbindung zwischen dem mindestens einen Strömungskanal und dem Strukturmaterial des Innen- mantels auf einfache Weise gesteuert und/oder geregelt werden. Die Fluid- wirksamkeit der Verbindung ist dann beispielsweise von einer Position des mindestens einen Blendenelements relativ zu der mindestens eine Öffnung der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht abhängig.

Die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement der Blendeneinrichtung ist beispielsweise aus einem metallischen Material her- gestellt oder umfasst ein metallisches Material. Die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement ist beispielsweise aus einem Kupfermaterial hergestellt oder umfasst ein Kupfermaterial.

Insbesondere ist der mindestens eine Zuflusskanal des mindestens einen Blendenelements relativ zu der mindestens einen Öffnung der fluidundurch- lässigen Innenmantelschicht verschiebbar angeordnet. Die Steuerung und/oder Regelung der Fluidwirksamkeit der Verbindung zwischen dem mindestens einen Strömungskanal und dem Strukturmaterial des Innen- mantels lässt sich dadurch mittels des mindestens einen Blendenelements auf technisch einfache Weise realisieren.

Das mindestens eine Blendenelement ist beispielsweise parallel zu einer Längserstreckungsrichtung des mindestens einen Strömungskanals ver- schiebbar angeordnet.

Bei einer Ausführungsform weist die Blendeneinrichtung mindestens ein Halte- element auf, an welchem eines oder mehrere Blendenelemente angeordnet sind. Insbesondere ist an dem mindestens einen Halteelement ein Einstell- element angeordnet, mittels welchem das mindestens eine Halteelement mit den Blendenelementen verschiebbar ist. An dem mindestens einen Halte- element lassen sich beispielsweise eine Vielzahl von Blendenelementen anordnen. Mittels des Einstellelements können beispielsweise alle Blenden- elemente der Blendeneinrichtung gleichzeitig verschoben werden. Dies ermög- licht eine gleichmäßige Steuerung und/oder Regelung der Fluidwirksamkeit der Verbindung zwischen dem mindestens einen Strömungskanal und dem Struk- turmaterial des Innenmantels. Das Einstellelement ist insbesondere an einem Ende des mindestens einen Halteelements angeordnet und/oder einstückig mit dem mindestens einen Halteelement verbunden.

Das Einstellelement umfasst beispielsweise einen Stellring, an welchem eines oder mehrere Halteelemente angeordnet sind.

Günstig ist es, wenn jeweils ein Zuflusskanal des mindestens einen Blenden- elements einer Öffnung der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht zuge- ordnet ist. Ein möglicher Fluidfluss aus dem Strömungsbereich des mindestens einen Strömungskanals durch die mindestens eine Öffnung in das Struktur- material des Innenmantels kann dadurch mit dem mindestens einen Blenden- element besonders einfach gesteuert und/oder geregelt werden.

Insbesondere entspricht ein Abstand benachbarter Öffnungen der fluid- undurchlässigen Innenmantelschicht einem Abstand benachbarter Zufluss- kanäle der Blendeneinrichtung. Die Blendeneinrichtung lässt sich dadurch auf besonders einfache technische Weise realisieren.

Günstig ist es, wenn der mindestens eine Strömungskanal mindestens ein Führungselement aufweist, das mindestens eine Blendenelement ein zu dem mindestens einen Führungselement korrespondierendes Gegenelement auf- weist, und wenn das Gegenelement an dem mindestens einen Führungs- element insbesondere verschiebbar anordenbar ist. Dadurch lassen sich eines oder mehrere Blendenelemente innerhalb des mindestens einen Strömungs- kanals auf besonders einfache Weise anordnen und insbesondere verschiebbar anordnen.

Das mindestens eine Führungselement umfasst beispielsweise eine Einbuch- tung und das mindestens eine Gegenelement umfasst beispielsweise eine zu der Einbuchtung korrespondierende Ausbuchtung. Das Gegenelement ist bei- spielsweise durch einseitigen Formschluss innerhalb des Führungselements verschiebbar gehalten. Bei einer Ausführungsform weist die Blendeneinrichtung eine erste Gruppe von Blendenelementen auf, welche in einem Bereich eines ersten Endes des min- destens einen Strömungskanals angeordnet sind, und die Blendeneinrichtung weist eine zweite Gruppe von Blendenelementen auf, welche in einem Bereich eines dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Endes des mindestens einen Strömungskanals angeordnet sind. Ein Fluidzufluss aus dem Strömungs- bereich des mindestens einen Strömungskanals in das Strukturmaterial des Innenmantels lässt sich dadurch auf den Bereich des ersten Endes des min- destens einen Strömungskanals und auf den Bereich des zweiten Endes des mindestens einen Strömungskanals beschränken. Dadurch kann beispielsweise eine Effusions- oder Transpirationskühlung des Innenmantels auf die ge- nannten Bereiche des Innenmantels begrenzt werden.

Das erste Ende des mindestens einen Strömungskanals ist beispielsweise in einem Bereich eines ersten Endes des Brennraums angeordnet. Das zweite Ende des mindestens einen Strömungskanals ist insbesondere in einem

Bereich eines zweiten Endes des Brennraums angeordnet, welches dem ersten Ende des Brennraums gegenüberliegt.

Insbesondere ist der mindestens eine Strömungskanal umlaufend geschlossen. Dadurch kann auf technisch einfache Weise Fluid durch den mindestens einen Strömungskanal geführt werden.

Günstig ist es, wenn eine Längserstreckungsrichtung des mindestens einen Strömungskanals parallel zu einer Längserstreckungsachse des Innenmantels orientiert ist. Der mindestens eine Strömungskanal kann dadurch auf technisch einfache Weise an dem Innenmantel ausgebildet werden. Der Innenmantel lässt sich dadurch beispielsweise mit einer Mehrzahl von

Strömungskanälen zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch aus- führen. Die Längserstreckungsachse ist beispielsweise eine Symmetrieachse des Innenmantels. Der Innenmantel liegt beispielsweise achsensymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch zu der Längserstreckungsachse. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind eine Mehrzahl von Strömungskanälen vorgesehen, welche in einer quer und insbesondere senk- recht zu einer Längserstreckungsachse des Innenmantels liegenden Umfangs- richtung des Innenmantels zueinander beabstandet sind. Dadurch kann bei- spielsweise ein gleichmäßiger Fluidzufluss aus den Strömungskanälen in das Strukturmaterial des Innenmantels über seinen gesamten Umfang oder eines Teils seines Umfangs realisiert werden. Es lässt sich dadurch eine umfangs- seitig gleichmäßige Kühlung des Brennraums erreichen.

Das Strukturmaterial des Innenmantels ist oder umfasst insbesondere ein poröses Material, welches vorzugsweise eine hohe Fluiddurchlässigkeit auf- weist.

Beispielsweise umfasst das fluiddurchlässige Strukturmaterial des Innen- mantels ein Faserverbundwerkstoffmaterial und insbesondere ein keramisches Faserverbundwerkstoffmaterial. Die genannten Materialien sind insbesondere porös und weisen eine gute Fluiddurchlässigkeit auf. Dadurch kann beispiels- weise die Effusions- oder Transpirationskühlung des Innenmantels einfach und effizient durchgeführt werden.

Bei einer Ausführungsform weist der Innenmantel eine Mehrzahl von Innen- mantelelementen auf und/oder ist der Innenmantel aus einer Mehrzahl von Innenmantelelementen aufgebaut, wobei die Innenmantelelemente parallel zu einer Längserstreckungsachse des Innenmantels aufeinanderfolgend angeord- net sind. Der Innenmantel lässt sich dadurch als Hybrid ausführen. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Kombination aus Regenerativ- und Transpira- tionskühlung erreichen.

Die Innenmantelelemente sind insbesondere jeweils ringförmig und/oder kreisringförmig ausgebildet. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Innenmantelelemente den Brennraum und/oder die Längserstreckungsachse des Innenmantels umgeben und/oder umschließen.

Die Innenmantelelemente sind beispielsweise rotationssymmetrisch zu der Längserstreckungsachse des Innenmantels angeordnet und/oder ausgebildet. Beispielsweise liegen jeweilige Mittelpunkte ringförmiger und/oder kreisring- förmiger Innenmantelelemente auf der Längserstreckungsachse des Innen- mantels.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Innenmantel jeweils Innen- mantelelemente unterschiedlichen Typs und/oder unterschiedlicher Art auf- weist. Die unterschiedlichen Innenmantelelemente weisen beispielsweise unterschiedliche physikalische Eigenschaften, wie z. B. unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und/oder unterschiedliche Fluiddurchlässigkeiten auf.

Günstig kann es sein, wenn zueinander benachbarte Innenmantelelemente jeweils aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind oder unterschiedliche Materialien umfassen. Die unterschiedlichen Innenmantelelemente und/oder Materialien weisen beispielsweise unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf. Die unterschiedlichen Innenmantelelemente und/oder Materialien weisen beispielsweise unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und/oder unterschied- liche Fluiddurchlässigkeiten auf. Dadurch können mehrere unterschiedliche Kühlmechanismen an der Brennkammervorrichtung realisiert werden.

Insbesondere sind Innenmantelelemente unterschiedlichen Typs und/oder unterschiedlicher Art parallel zu der Längserstreckungsachse alternierend und/oder abwechselnd angeordnet.

Beispielsweise sind Innenmantelelemente eines ersten Typs und Innenmantel- elemente eines zweiten Typs parallel zu der Längserstreckungsachse jeweils abwechselnd angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Innenmantel Innenmantel- elemente dreier oder mehrerer unterschiedlicher Typen und/oder unterschied- licher Arten aufweist.

Beispielsweise umfasst der Innenmantel Innenmantelelemente dreier unter- schiedlicher Typen und/oder Arten. Die Innenmantelelemente ersten Typs sind beispielsweise aus einem Kupfermaterial hergestellt oder umfassen ein

Kupfermaterial. Die Innenmantelelemente zweiten Typs sind beispielsweise aus einem Chrommaterial hergestellt oder umfassen ein Chrommaterial. Die Innenmantelelemente dritten Typs sind beispielsweise aus einem Zirkon- material hergestellt oder umfassen ein Zirkonmaterial.

Die jeweiligen Innenmantelelemente unterschiedlicher Typen und/oder unter- schiedlicher Arten sind insbesondere jeweils abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet.

Der Innenmantel und/oder die Innenmantelelemente werden beispielsweise mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt. Beispielsweise werden die jeweiligen Innenmantelelemente aus dem Kupfermaterial und/oder Chrom- material und/oder Zirkonmaterial mittels eines 3D-Druckverfahrens herge- stellt.

Erfindungsgemäß umfasst das eingangs genannte Fahrzeug eine vorstehend beschriebene Brennkammervorrichtung. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Flugkörper, welcher eine vorstehend beschriebene Brennkammervorrichtung umfasst.

Die Brennkammervorrichtung ist beispielsweise Bestandteil eines Triebwerks des Flugkörpers. Der Flugkörper ist dann mittels der Brennkammervorrichtung antreibbar.

Erfindungsgemäß umfasst die Brennkammervorrichtung des eingangs ge- nannten Verfahrens einen Brennraum, welcher durch einen Innenmantel begrenzt ist, wobei der Innenmantel ein fluiddurchlässiges Strukturmaterial aufweist, und wobei der Innenmantel mindestens einen Strömungskanal mit einem Strömungsbereich für Fluid umfasst. Erfindungsgemäß ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass der mindestens eine Strömungskanal mit einem Fluid durchströmt wird, das Fluid aus dem mindestens einen Strömungskanal zumindest Anteilsweise in das Strukturmaterial des Innenmantels geleitet wird, und dass eine Zuflussstärke des Fluids von dem mindestens einen Strömungskanal in das Strukturmaterial des Innenmantels gesteuert und/oder geregelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung erläuterten Vorteile auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens wurden bereits im

Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung erläutert.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen :

Figur 1 eine perspektivische teilweise Schnittansicht eines Aus- führungsbeispiels einer Brennkammervorrichtung;

Figur 2 eine Detailansicht des Teilbereichs A gemäß Figur 1;

Figur 3 eine teilweise Schnittansicht der Brennkammervorrichtung bei einem Schnitt senkrecht zu einer Längserstreckungsachse der Brennkammervorrichtung;

Figur 4 eine Detailansicht eines Innenmantels der Brennkammer- vorrichtung mit einer Blendeneinrichtung; Figur 5 eine schematische Darstellung verschiedener Einstellungen I bis V einer Blende der Blendeneinrichtung in einer Aufsicht auf die Blende;

Figur 6 eine schematische Darstellung der Blendeneinstellungen I bis

V in einer Schnittansicht senkrecht zur Blende;

Figur 7 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer

Brennkammervorrichtung;

Figur 8 einen Flugkörper, umfassend eine Brennkammervorrichtung;

Figur 9 eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines weiteren

Ausführungsbeispiels einer Brennkammervorrichtung, wobei ein Innenmantel der Brennkammervorrichtung aus einer Mehrzahl von Innenmantelelementen aufgebaut ist; und

Figur 10 eine Detailansicht des Teilbereichs A gemäß Figur 9.

Ein Ausführungsbeispiel einer Brennkammervorrichtung, welches in Figur 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst einen Brennraum 12, welcher durch einen Innenmantel 14 begrenzt ist. Der Innenmantel 14 ist von einem Außenmantel 16 umgeben.

Die Brennkammervorrichtung 10 dient zum Verbrennen von in den Brennraum 12 eingebrachten Fluiden. Fluide werden beispielsweise mittels einer Einspritz- einichtung 18 (angedeutet durch Pfeile) in den Brennraum 12 eingebracht. Hierzu weist der Brennraum 12 an einem ersten Ende 20 eine Eintrittsöffnung 22 auf.

Verbrannte Fluide, welche ein heißes Abgas bilden, verlassen den Brennraum 12 durch eine Austrittsöffnung 24, welche an einem dem ersten Ende 20 gegenüberliegenden zweiten Ende 26 des Brennraums 12 gebildet ist. Hier- durch wird ein Schub erzeugt, welcher beispielsweise dem Antrieb einer Rakete dienen kann.

An dem zweiten Ende 26 des Brennraums 12 ist beispielsweise eine Düse und/oder eine Düsenerweiterung angeordnet.

Die Brennkammervorrichtung 10 erstreckt sich entlang einer Längs- erstreckungsachse 28. Die Brennkammervorrichtung 10 ist insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Längserstreckungsachse 28 ausgebildet.

Der Innenmantel 14 und/oder der Außenmantel 16 sind beispielsweise hohl- zylinderförmig ausgebildet.

Der Brennraum 12 wird durch den Innenmantel 14 vollumfänglich begrenzt. Der Innenmantel 14 begrenzt den Brennraum 12 in einer radialen Richtung 30, wobei die radiale Richtung 30 senkrecht zu der Längserstreckungsachse 28 orientiert ist.

Der Innenmantel 14 weist ein fluiddurchlässiges Strukturmaterial 32 auf. Eine Innenseite 34 des Strukturmaterials 32 ist dem Brennraum 12 zugewandt.

Das fluiddurchlässige Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 ist oder um fasst beispielsweise ein Faserverbundwerkstoffmaterial. Das Strukturmaterial 32 umfasst insbesondere ein keramisches Faserverbundwerkstoffmaterial. Das Strukturmaterial 32 weist insbesondere eine hohe Porosität auf.

Weiterhin weist das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 insbesondere eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf.

Der Außenmantel 16 umgibt den Innenmantel 14 radial umlaufend. Eine dem Brennraum 12 abgewandte Außenseite 36 des Innenmantels 14 ist dabei einer Innenseite 38 des Außenmantels 16 zugewandt. Der Außenmantel 16 ist insbesondere aus einem fluidundurchlässigen Material hergestellt. Er ist beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff und insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt.

Der Außenmantel 16 bildet bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die radial äußerste Schicht der Brennkammervorrichtung 10. Eine Außenseite 40 des Außenmantels 16 ist dem Innenmantel 14 und dem Brennraum 12 abgewandt.

An der Außenseite 36 des Innenmantels 14 sind eine Mehrzahl von

Strömungskanälen 42 gebildet. Ein Strömungskanal 42 verläuft parallel zu einer Längserstreckungsrichtung 44. Diese Längserstreckungsrichtung 44 ist insbesondere parallel zu einer Längserstreckungsachse 46 des Innenmantels 14 orientiert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Längs- erstreckungsachse 46 des Innenmantels 14 der Längserstreckungsachse 28 der Brennkammervorrichtung 10.

Benachbarte Strömungskanäle 42 sind beispielsweise an der Außenseite 40 des Innenmantels 14 in einer Umfangsrichtung 48 des Innenmantels 14 zueinander beabstandet. Die Umfangsrichtung 48 liegt dabei senkrecht zur Längserstreckungsachse 46 und senkrecht zur radialen Richtung 30.

Die Strömungskanäle 42 weisen beispielsweise Einbuchtungen 50 auf, welche an der Außenseite 36 des Innenmantels 14 ausgebildet sind (vgl. Figuren 2 und 3). Diese Einbuchtungen 50 weisen beispielsweise einen U-förmigen Quer- schnitt auf (in einer Querschnittsrichtung senkrecht zur Längserstreckungs- achse 28).

Zueinander benachbarte Strömungskanäle 42a, 42b sind beispielsweise an der Außenseite 40 des Innenmantels 14 durch Zwischenelemente 52 voneinander getrennt. Ein Zwischenelement 52 ist insbesondere einstückig mit dem Struk- turmaterial 32 des Innenmantels 14 verbunden. Das Zwischenelement 52 ist beispielsweise aus dem Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 ausgebildet. Ein Strömungskanal 42 weist jeweils einen Strömungsbereich 54 auf, welcher in einem Innenraum 56 des Strömungskanals 42 gebildet ist.

Der Innenraum 56 des Strömungskanals 42 ist umlaufend begrenzt.

Der Innenraum 56 des Strömungskanals 42 wird dem Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 zugewandt von einer Seite 58 des Innenmantels 14 be- grenzt. Die Seite 58 ist beispielsweise ein Teilbereich der Außenseite 36 des Innenmantels 14.

An einer dem Innenmantel 14 abgewandten Seite wird der Innenraum 56 des Strömungskanals 42 von der Innenseite 38 des Außenmantels 16 begrenzt.

Auf diese Weise ist ein Strömungskanal 42 zwischen eines Teilbereichs der Außenseite 36 des Innenmantels 14 und eines Teilbereichs der Innenseite 38 des Außenmantels 16 ausgebildet.

Die Zwischenelemente 52 weisen jeweils Seiten 53 auf, welche Teilbereiche der Außenseite 36 des Innenmantels 14 sind, und welche der Innenseite 38 des Außenmantels 16 zugewandt sind. Die Seite 53 eines Zwischenelements 52 liegt insbesondere an einem Teilbereich der Innenseite 38 des Außen- mantels 16 an.

Die Strömungskanäle 42 dienen im Betrieb der Brennkammervorrichtung 10 der Kühlung. Mittels der Strömungskanäle 42 kann insbesondere das Struk- turmaterial 32 des Innenmantels sowie der Außenmantel 16 gekühlt werden. Hierzu wird durch den Strömungsbereich 54 der Strömungskanäle 42, bei- spielsweise ein Kühlmedium geführt.

Die Strömungskanäle 42 können alternativ oder zusätzlich auch zur Zufuhr eines Fluids zu der Einspritzeinrichtung 18 genutzt werden. Über die

Strömungskanäle 42 lässt sich der Einspritzeinrichtung 18 beispielsweise Treibstoff oder Oxidator zuführen. Das Fluid wird der Einspritzeinrichtung 18 in diesem Fall in insbesondere kaltem Zustand zugeführt, so dass es sich bei- spielsweise zugleich als Kühlmedium nutzen lässt.

Bei der Brennkammervorrichtung 10 ist es vorgesehen, dass die Kühlung des Innenmantels 14 nach dem Prinzip der Effusionskühlung oder Transpirations- kühlung erfolgt. Hierzu wird ein Fluid, beispielsweise ein Kühlmedium, welches den Strömungsbereich 54 des Strömungskanals 42 durchströmt, zumindest teilweise in das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 geleitet. Dies wird weiter unten im Detail erläutert. Das Fluid gelangt auf diese Weise über einen Innenbereich 60 des Innenmantels 14 an die dem Brennraum 12 zugewandte Innenseite 34 des Innenmantels 14. Dadurch lässt sich an der Innenseite 34 ein homogener Kühlungsfilm realisieren. Es lässt sich dadurch die Brenn- kammervorrichtung effektiv und homogen kühlen.

Die Transpirationskühlung erfolgt grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip wie die vorstehend beschriebene Effusionskühlung. Bei der Transpirationskühlung wird zusätzlich ein Phasenwechsel des zur Kühlung eingesetzten Fluids reali- siert. Ein solcher Phasenwechsel lässt sich durch geeignete Wahl des Kühl- mediums realisieren. Auf diese Weise lässt sich die Effektivität der Kühlung weiter steigern.

An der Seite 58 des Innenmantels 14, welche den Innenraum 56 des

Strömungskanals 42 begrenzt, ist eine fluidundurchlässige Innenmantelschicht 62 angeordnet. Die Innenmantelschicht 62 ist beispielsweise auf das Struk- turmaterial 32 des Innenmantels 14 aufgetragen. Sie ist beispielsweise durch ein galvanisches Verfahren auf das Strukturmaterial 32 aufgetragen. Die Innenmantelschicht 62 ist insbesondere stoffschlüssig mit dem Struktur- material 32 verbunden.

Die Innenmantelschicht 62 ist nicht notwendigerweise als zusammenhängende Schicht an der Außenseite 36 des Innenmantels 14 ausgeführt. Im Bereich von Zwischenelementen 52 kann die Innenmantelschicht 62 beispielsweise zwischen benachbarten Strömungskanälen 42 Unterbrechungen aufweisen.

Die Innenmantelschicht 62 ist fluidundurchlässig. Die Innenmantelschicht 62 weist insbesondere eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf.

Die Innenmantelschicht 62 ist beispielsweise aus einem metallischen Material, wie z. B. einem Kupfergalvanisat, hergestellt.

Durch die fluidundurchlässige Innenmantelschicht 62 wird ein Eindringen von Fluid aus dem Strömungsbereich 54 des Strömungskanals 42 in das Struktur- material 32 des Innenmantels 14 verhindert.

Die fluidundurchlässige Innenmantelschicht 62 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 64 auf, durch welche eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Strömungsbereich 54 des Strömungskanals 42 und dem Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 hergestellt werden kann. An einer Öffnung 64 ist die fluidundurchlässige Innenmantelschicht 62 unterbrochen.

Der Strömungsbereich 64 des Strömungskanals 42 grenzt an der Öffnung 64 direkt an das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 an. An der Öffnung 64 ist der Innenraum 56 des Strömungskanals 42 durch das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 begrenzt. Auf diese Weise wird ein Fluidfluss aus dem Innenraum 56 des Strömungskanals 42 durch die Öffnung 64 in das Struktur- material 32 des Innenmantels 14 ermöglicht.

Die Öffnungen 64 sind beispielsweise als längliche Unterbrechungen der Innenmantelschicht 62 ausgebildet. Eine Haupterstreckungsrichtung der länglichen Unterbrechungen ist dabei insbesondere parallel zu der Längs- erstreckungsrichtung 44 des Strömungskanals 42 orientiert.

Die Öffnungen 64 sind an der Innenmantelschicht 62 beispielsweise im Bereich des Zwischenelements 52 ausgebildet. Das Zwischenelement 52 weist bei- spielsweise eine Einbuchtung 66 auf, innerhalb welcher die Öffnungen 64 an der Innenmantelschicht 62 ausgebildet sind. Die Einbuchtung 66 verläuft ins- besondere parallel zu der Längserstreckungsrichtung 44 des Strömungskanals 42.

Eine Mehrzahl von Öffnungen 64 ist beispielsweise über eine gesamte

Erstreckungslänge des Strömungskanals 42 an der Einbuchtung 66 aus- gebildet. Zueinander benachbarte Öffnungen 64 sind dabei parallel zur

Längserstreckungsrichtung 44 des Strömungskanals 42 beabstandet.

Beispielsweise sind innerhalb eines Strömungskanals 42, zwei gegenüber- liegende Einbuchtungen 66a, 66b gebildet, an welchen die Innenmantelschicht 62 die Öffnungen 64 aufweist. Die gegenüberliegenden Einbuchtungen 66a, 66b sind insbesondere an gegenüberliegenden Zwischenelementen 52a, 52b ausgebildet.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Brennkammervorrichtung 10 ist eine Blendeneinrichtung 68 vorgesehen, mittels welcher die Fluidwirksamkeit der Verbindung zwischen dem mindestens einen Strömungskanal 42 und dem Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 steuerbar und/oder regelbar ist.

Die Blendeneinrichtung 68 umfasst hierzu eine Mehrzahl von Blenden- elementen 70, wobei ein Blendenelement 70 zwischen einer Öffnung 64 der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht 62 und dem Strömungsbereich 54 des mindestens einen Strömungskanals 42 angeordnet ist. Das Blenden- element 70 ist zwischen der Öffnung 64 und dem Innenraum 56 des

Strömungskanals 42 positioniert.

Das Blendenelement 70 weist einen fluidundurchlässigen Bereich 72 und min- destens einen Zuflusskanal 74 für Fluid auf.

Der Zuflusskanal 74 ist durch den fluidundurchlässigen Bereich 72 des

Blendenelements 70 geführt. Der Zuflusskanal 74 weist eine dem Innenraum 56 des Strömungskanals 42 zugewandte Eintrittsöffnung 76 und eine zu der Eintrittsöffnung 76 gegenüberliegende Austrittsöffnung 78 auf. Die Austritts- Öffnung 78 ist der Öffnung 64 der Innenmantelschicht 62 zugewandt. Die Austrittsöffnung 78 ist beispielsweise an einer der Öffnung 64 zugewandten Seite des Blendenelements 70 gebildet.

Beispielsweise ist ein Zuflusskanal 74 des Blendenelements 70 einer Öffnung 64 der Innenmantelschicht 62 zugeordnet. Das Blendenelement ist mit dem Zuflusskanal 74 relativ zu der Öffnung 64 verschiebbar angeordnet. Insbe- sondere ist die Austrittsöffnung 78 des Zuflusskanals 74 relativ zu der Öffnung 64 der Innenmantelschicht 62 verschiebbar.

Auf diese Weise kann über die Blendeneinrichtung 64 eine fluidwirksame Ver- bindung zwischen dem Strömungsbereich 54 des Strömungskanals 42 und dem Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 hergestellt oder unterbrochen werden. Mittels der Blendeneinrichtung 68 kann die Fluidwirksamkeit der Ver- bindung insbesondere stufenlos geregelt werden. Dies wird weiter unten noch näher erläutert.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 2) umfasst die Blenden- einrichtung 68 eine Mehrzahl von Blendenelementen 70, welche an einem Halteelement 80 positioniert sind. Es ist dabei jeweils beispielsweise ein Blendenelement 70 einer Öffnung 64 zugeordnet. In den gezeigten Abbil- dungen ist zwecks verbesserter Darstellbarkeit und Übersichtlichkeit nur ein Halteelement 80 mit Blendenelementen 70 dargestellt.

Verschiedene Blendenelemente 70 sind an dem Halteelement 80 jeweils ein- stückig miteinander verbunden und/oder integral an dem Halteelement 80 ausgebildet.

Insbesondere entspricht ein Abstand 81a benachbarter Öffnungen 64 der Innenmantelschicht 62 einem Abstand 81b benachbarter Zuflusskanäle 74 der Blendeneinrichtung 68. Das Halteelement 80 ist beispielsweise stabförmig ausgebildet, wobei eine Haupterstreckungsrichtung parallel zur Längserstreckungsrichtung 44 des Strömungskanals 42 orientiert ist.

Das Halteelement 80 ist innerhalb des Strömungskanals 42 verschiebbar angeordnet. Das Halteelement 80 ist beispielsweise parallel zur Längs- erstreckungsrichtung 44 verschiebbar. Auf diese Weise sind die Zuflusskanäle 74 der Blendenelemente 70, welche an dem Halteelement 80 positioniert sind, ebenfalls parallel zur Längserstreckungsrichtung 44 verschiebbar. Dadurch sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Zuflusskanäle 74 relativ zu den Öffnungen 64 der Innenmantelschicht 62 verschiebbar.

Zur verschiebbaren Lagerung der Blendenelemente 70 weist der Strömungs- kanal 42 beispielsweise ein Führungselement 82 auf. Das Führungselement 82 ist beispielsweise durch die Einbuchtung 66 des Strömungskanals 42 gebildet oder umfasst die Einbuchtung 66.

Ein Blendenelement 70 der Blendeneinrichtung 68 weist insbesondere ein zu dem Führungselement 82 korrespondierendes Gegenelement 84 auf, welches in das Führungselement 82 einlegbar und/oder einrastbar ist. Das Gegen- element 84 umfasst hierzu beispielsweise eine Ausbuchtung 86, welche in die Einbuchtung 66, welche an dem Zwischenelement 52 positioniert ist, einlegbar ist.

Mittels des Gegenelements 84 ist das Blendenelement 70 innerhalb des Führungselements 82 parallel zur Längserstreckungsrichtung 44 verschiebbar gelagert. Eine Bewegung des Blendenelements 70 in Richtungen quer zur Längserstreckungsrichtung 44 des Strömungskanals 42 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest teilweise durch Formschluss gesperrt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass zueinander gegenüber- liegende Halteelemente 80 innerhalb eines Strömungskanals 42 über ein Ver- bindungselement 88 (vgl. Figur 3) miteinander verbunden sind.

Beispielsweise ist ein Halteelement 80a über das Führungselement 82 mit einem gegenüberliegenden Halteelement 80b verbunden. Das Halteelement 80a ist dabei an der Einbuchtung 66a des Strömungskanals 42 angeordnet und das Halteelement 80b ist an der Einbuchtung 66b angeordnet.

Das Verbindungselement 88 ist beispielsweise einstückig mit den Halte- elementen 80a, 80b verbunden.

Das Verbindungselement 88 ist beispielsweise der Innenseite 38 des Außen- mantels 16 zugewandt positioniert.

Das Verbindungselement 88 ist beispielsweise mit den Halteelementen 80a, 80b federelastisch ausgeführt, so dass sich die Halteelemente 80a, 80b durch Überwindung einer Federkraft aufeinander zu bewegen lassen. Dadurch lassen sich die Halteelemente 80a, 80b beispielsweise zwischen den Einbuchtungen 66a, 66b des Strömungskanals 42 einspannen.

Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Blendeneinrichtung 68 ein Einstellelement 90 aufweist, mittels welchem ein oder mehrere Halte- elemente 80 verschiebbar sind (vgl. Figur 4). Zur Verbesserung der Übersicht- lichkeit ist in Figur 4 nur ein Halteelement 80 der Blendeneinrichtung 68 dar- gestellt.

Das Einstellelement 90 ist beispielsweise an einem Ende 92 des Halteelements 80 angeordnet. Das Einstellelement 90 ist beispielsweise einstückig mit dem Halteelement 80 verbunden.

An dem Einstellelement 90 sind insbesondere alle Halteelemente 80 der Blendeneinrichtung 68 angeordnet. Dadurch lässt sich mittels des Einstell- elements 90 insbesondere eine Verschiebung aller Blendenelemente 70 der Blendeneinrichtung 68 relativ zu den Öffnungen 64 der Innenmantelschicht 62 realisieren. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel können die Blenden- elemente 70 der Blendeneinrichtung 68 mittels des Einstellelements 90 parallel zur Längserstreckungsrichtung 80 des Strömungskanals 42 ver- schoben werden.

Das Einstellelement 90 ist beispielsweise kreisringförmig ausgebildet.

Das Einstellelement 90 ist beispielsweise dem ersten Ende 20 oder dem zweiten Ende 26 des Brennraums 12 zugewandt angeordnet.

Mittels der Blendeneinrichtung 68 kann beispielsweise ein Zufluss von Fluid aus dem Strömungsbereich 54 des Strömungskanals 42 in das Struktur- material 32 des Innenmantels 14 insbesondere stufenlos gesteuert und/oder geregelt werden.

Verschiedene Zustände der Blendeneinrichtung 68 sind beispielhaft in den Figuren 5 und 6 gezeigt und dort mit I bis V bezeichnet. In Figur 5 ist dabei eine Aufsicht auf das Halteelement 80 dargestellt. Figur 6 zeigt eine Schnitt- ansicht der Zustände I bis V längs der Linie 2-2 gemäß Figur 5.

In Zustand I ist die fluidwirksame Verbindung zwischen dem Strömungs- bereich 54 des Strömungskanals 42 und dem Strukturmaterial 32 des Innen- mantels 14 unterbrochen. Die Austrittsöffnungen 78 der Zuflusskanäle 74 der Blendenelemente 70 sind jeweils der fluidundurchlässigen Innenmantelschicht 62 zugewandt. Die fluidundurchlässigen Bereiche 72 der Blendenelemente 70 sind den Öffnungen 64 der Innenmantelschicht 62 zugewandt. In Zustand I kann daher kein Fluid von dem Strömungsbereich 54 in das Strukturmaterial 32 gelangen.

Der Zustand V ist ein zu Zustand I gegenteiliger Zustand. In Zustand V ist die fluidwirksame Verbindung zwischen dem Strömungsbereich 54 und dem Strukturmaterial 32 vollständig hergestellt. Die Austrittsöffnungen 78 der Zuflusskanäle 74 sind den Öffnungen 64 der Innenmantelschicht 62 zuge- wandt.

Fluid aus dem Strömungsbereich 54 gelangt über die Eintrittsöffnung 76 in den Zuflusskanal 74 und verlässt den Zuflusskanal 74 über die Austritts- Öffnung 78 in die Öffnung 64 der Innenmantelschicht 62. Von dort aus kann das Fluid direkt in das Strukturmaterial 32 einströmen.

Die Zustände II bis IV sind entsprechende Zwischenzustände zwischen dem Zustand I (kein Fluiddurchfluss) und dem Zustand V (maximaler Fluiddurch- fluss). Zwischen den Zuständen II und IV nimmt die Fluidwirksamkeit der Ver- bindung zwischen dem Strömungsbereich 54 und dem Strukturmaterial 32 zu. Die Menge an Fluid, welche von dem Strömungsbereich 54 in das Struktur- material 32 strömen kann, ist abhängig von einem Überlapp der Austritts- Öffnungen 78 der Zuflusskanäle 74 mit den Öffnungen 64 der Innenmantel- schicht 62.

Bei den gezeigten Beispielen ist in Zustand II der Überlapp der Austritts- Öffnungen 78 mit den Öffnungen 64 gering, so dass nur eine geringe Menge an Fluid von dem Strömungsbereich 54 in das Strukturmaterial 32 einströmen kann. In den Zuständen III und IV nimmt dieser Überlapp jeweils zu, so dass eine zunehmend größere Menge an Fluid von dem Strömungsbereich 54 in das Strukturmaterial 32 einströmen kann.

Die Einstellung verschiedener Zustände erfolgt beispielsweise durch Verschie- bung der Halteelemente 80 innerhalb der Strömungskanäle 42. Dies geschieht beispielsweise mittels des Einstellelements 90.

Die gezeigten Zwischenzustände II bis IV sind lediglich beispielhaft. Der Grad der Fluidwirksamkeit der Verbindung zwischen dem Strömungsbereich 54 und dem Strukturmaterial 32 lässt sich über die Blendeneinrichtung 68 insbeson- dere stufenlos steuern und/oder regeln. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Blendeneinrichtung, welche in Figur 7 gezeigt und dort mit 68' bezeichnet ist, ist es vorgesehen, dass Blendenelemente 70 jeweils nur bereichsweise innerhalb des Strömungskanals 42 angeordnet sind. Die Blendeneinrichtung 68' ist ansonsten gleichartig aus- gebildet wie die Blendeneinrichtung 68.

Durch die bereichsweise Anordnung von Blendenelementen 70 kann die Steuerung und/oder Regelung des Zuflusses von Fluid aus dem Strömungs- bereich 54 des Strömungskanals 42 in das Strukturmaterial 32 des Innen- mantels 14 auf Teilbereiche der Brennkammervorrichtung 10 beschränkt werden. Es lassen sich dadurch beispielsweise gezielt bestimmte Teilbereiche der Brennkammervorrichtung mittels Effusionskühlung oder Transpirations- kühlung kühlen.

Bei dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Blendenein- richtung 68' eine erste Gruppe 94a von Blendenelementen 70, welche in einem Bereich eines ersten Endes 96 des Strömungskanals 42 angeordnet sind. Das erste Endes 96 ist dem ersten Ende 20 des Brennraums 12 zugewandt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Blendeneinrichtung 68' eine zweite Gruppe 94b von Blendenelementen 70 auf, welche in einem Bereich eines dem ersten Ende 96 gegenüberliegenden zweiten Endes 98 des

Strömungskanals 42 positioniert sind. Das zweite Ende 98 ist dem zweiten Ende 26 des Brennraums 12 zugewandt.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass an der Innenseite 34 des Innenmantels 14 ein zusätzlicher Schutzfilm 100 angeordnet ist. Der Schutzfilm 100 ist beispielsweise ein Wärmeschutzfilm. Es lässt sich dadurch die thermische Resistenz des Innenmantels 14 weiter steigern.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennkammervorrichtung 10' ist in den Figuren 9 und 10 gezeigt und umfasst einen Innenmantel 14', welcher eine Mehrzahl von Innenmantelelementen 108 aufweist. Die Brennkammervor- richtung 10' weist grundsätzlich die gleiche Funktionsweise auf und ist grund- sätzlich gleichartig aufgebaut wie die vorstehend beschriebene Brennkammer- vorrichtung 10. Gleiche oder funktional äquivalente Elemente der Brenn- kammervorrichtungen 10 und 10' sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Für diese Elemente wird auf die vorstehende Beschreibung der Brennkammer- vorrichtung 10 Bezug genommen.

Der Innenmantel 14' ist beispielsweise aus den Innenmantelelementen 108 aufgebaut.

Voneinander verschiedene Innenmantelelemente 108 sind entlang der

Längserstreckungsachse 46 nacheinander angeordnet.

Die Innenmantelelemente 108 sind beispielsweise ringförmig und/oder kreis- ringförmig ausgebildet. Die Innenmantelelemente 108 umgeben und/oder umschließen den Brennraum 12 und/oder die Längserstreckungsachse 46. Die Innenmantelelemente 108 sind beispielsweise rotationssymmetrisch zu der Längserstreckungsachse 46 angeordnet. Jeweilige Mittelpunkte der Innen- mantelelemente 108 liegen beispielsweise auf der Längserstreckungsachse 46.

Die Innenmantelelemente 108 sind beispielsweise scheibenförmig ausgebildet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 9 und 10 weist der Innen- mantel 14' jeweils Innenmantelelemente 108a, 108b, 108c dreier unterschied- licher Arten und/oder Typen auf. Die unterschiedlichen Innenmantelelemente 108a, 108b, 108c sind jeweils entlang der Längserstreckungsachse 46 ab- wechselnd angeordnet. Die Abfolge der Innenmantelelemente ist beispiels- weise Innenmantelelement 108a-Innenmantelelelement 108b-Innenmantel- element 108c-Innenmantelelement 108a-Innenmantelelement 108b... usw.

Das Innenmantelelement 108a ersten Typs ist beispielsweise aus einem

Kupfermaterial hergestellt oder umfasst ein Kupfermaterial. Das Innenmantel- element 108b zweiten Typs ist beispielsweise aus einem Chrommaterial her- gestellt oder umfasst ein Chrommaterial. Das Innenmantelelement 108c dritten Typs ist beispielsweise aus einem Zirkonmaterial hergestellt oder umfasst ein Zirkonmaterial.

Die unterschiedlichen Innenmantelelemente 108 weisen insbesondere jeweils eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit und/oder Fluiddurchlässigkeit auf.

Mittels der Innenmantelelemente 108 lässt sich beispielsweise eine Wärme- ableitung parallel zur Längserstreckungsachse 46 realisieren. Dadurch kann Wärme beispielsweise zu dem ersten Ende 20 und/oder zu dem zweiten Ende 26 hin abgeleitet werden.

Mittels der unterschiedlichen Innenmantelelemente 108 kann der Innenmantel 14' beispielsweise als Hybrid ausgeführt werden.

Auf diese Weise lässt sich mittels des Innenmantels 14' eine Kombination aus Regenerativ- und Transpirationskühlung realisieren.

Die vorstehend beschriebene Brennkammervorrichtung 10, 10' dient bei- spielsweise dem Antrieb eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Flugkörper. Ein Ausführungsbeispiel eines Flugkörpers, welcher eine Brenn- kammervorrichtung 10 oder 10' umfasst, ist in Figur 7 gezeigt und dort mit 102 bezeichnet.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Flugkörper 102 eine Rakete, welche ein Triebwerk 104 aufweist. Die Brennkammervorrichtung 10, 10' ist Bestandteil dieses Triebwerks 104.

Die Brennkammervorrichtung 10 funktioniert wie folgt:

Dem Brennraum 12 wird beispielsweise mittels der Einspritzeinrichtung 18 ein erstes und ein zweites Fluid zugeführt. Insbesondere wird hierbei ein Treib- stoff-Oxidator-Gemisch in den Brennraum 12 eingebracht. Als Treibstoff kommt beispielsweise Wasserstoff in Betracht. Als Oxidator wird beispielsweise Sauerstoff verwendet.

Durch die chemische Reaktion der beiden Fluide, insbesondere des Brennstoffs und des Oxidators, entstehen im Betrieb der Brennkammervorrichtung 10 in dem Brennraum 12 hohe Drücke und Temperaturen.

Die Abgase, d. h. die Reaktionsprodukte der in den Brennraum 12 einge- brachten Fluide, verlassen die Brennkammervorrichtung durch das zweite Ende 26. Aufgrund des Ausstoßes der Abgase aus der Brennkammer wird ein Schub entgegen einer Hauptströmungsrichtung 106 erzeugt, welcher bei- spielsweise zum Antreiben einer Rakete verwendet werden kann.

Die Kühlung der Brennkammervorrichtung 10 erfolgt über die Strömungs- kanäle 42. Die Strömungskanäle 42 werden hierzu beispielsweise mit einem Kühlmedium durchströmt. Als Kühlmedium eignet sich beispielsweise auch kalter Treibstoff, dessen Temperatur beispielsweise einer Umgebungs- temperatur der Brennkammervorrichtung 10 entspricht. Falls kalter Treibstoff als Kühlmedium verwendet wird, können die Strömungskanäle 42 zusätzlich auch zur Zufuhr des Treibstoffs zur Einspritzeinrichtung 18 verwendet werden.

Die Kühlung der Brennkammervorrichtung 10 erfolgt mittels Effusionskühlung oder Transpirationskühlung über den Innenmantel 14. Es wird hierfür ein Zufluss von Kühlmedium aus dem Strömungsbereich 54 der Strömungskanäle 42 in das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 über die Blendeneinrich- tung 68 insbesondere stufenlos gesteuert und/oder geregelt. Die Steuerung bzw. Regelung der Blendeneinrichtung 68 erfolgt beispielsweise mittels einer Verschiebung des Einstellelements 90 in einer insbesondere zur Längs- erstreckungsrichtung 44 parallelen Richtung.

Befindet sich die Blendeneinrichtung 68 beispielsweise im Zustand I, ist eine Fluidzufuhr von dem Strömungsbereich 54 in das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 unterbrochen und es erfolgt keine Effusions- oder

Transpirationskühlung. Befindet sich die Blendeneinrichtung 68 hingegen bei- spielsweise in Zustand V erfolgt ein maximaler Zufluss von Kühlmedium in das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14. In Zustand V erfolgt daher eine Effusions- oder Transpirationskühlung mit maximaler Intensität.

Durch die Möglichkeit der Steuerung und/oder Regelung des Fluidzuflusses des Kühlmediums aus dem Strömungsbereich 54 in das Strukturmaterial 32 des Innenmantels 14 lässt sich die Kühlleistung steuern und/oder regeln. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung der Kühlleistung an einen jeweiligen Temperatur- bzw. Leistungszustand der Brennkammervorrichtung 10.

Beispielsweise kann die Kühlleistung bei einer hohen Temperatur innerhalb des Brennraums 12 gesteigert und bei einer geringen Temperatur innerhalb des Brennraums 12 verringert werden. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad der Brennkammervorrichtung 10 gesteigert.

Bezugszeichenliste

Brennkammervorrichtung

Brennkammervorrichtung

Brennraum

Innenmantel

' Innenmantel

Außenmantel

Einspritzeinrichtung

erstes Ende

Eintrittsöffnung

Austrittsöffnung

zweites Ende

Längserstreckungsachse

radiale Richtung

Strukturmaterial

Innenseite

Außenseite

Innenseite

Außenseite

Strömungskanal

Längserstreckungsrichtung

Längserstreckungsachse

Umfangsrichtung

Einbuchtung

Zwischenelement

a Zwischenelement

b Zwischenelement

Strömungsbereich

Innenraum

Seite Innenbereich

Innenmantelschicht Öffnung

Einbuchtung

a Einbuchtung

b Einbuchtung

Blendeneinrichtung ' Blendeneinrichtung

Blendenelement

Bereich

Zuflusskanal

Eintrittsöffnung

Austrittsöffnung

Halteelement

a Halteelement

b Halteelement

a Abstand

b Abstand

Führungselement Gegenelement

Ausbuchtung

Verbindungselement Einstellelement

Ende

a erste Gruppe

b zweite Gruppe

erstes Ende

zweites Ende

0 Schutzfilm

2 Flugkörper

4 Triebwerk

6 Hauptströmungsrichtung8 Innenmantelelement a Innenmantelelement Typ 1b Innenmantelelement Typ 2c Innenmantelelement Typ 3