Aus der DE 196 16 838 Al oder der EP 0 571 254 Al ist eine Triebwerks- Brennkammer dieser Art bekannt, bei der die Innenwand aus einem porösen Material, etwa einem mehrlagigen Maschengewebe, besteht und auf der Rückseite derart mit Kühlmittel druckbeaufschlagt wird, daß dieses die poröse Innenwand durchdringt und auf der Heißgasseite in Form eines TranspirationskühlfUms austritt. Eine solche Transpirationskühlung benötigt zur Erzielung definierter, örtlicher Kühlmittel-Mengenströme ein relativ kompliziertes Verteilersystem mit einer Vielzahl von Kalibrierkanälen oder -öffnungen, die in flächiger Verteilung der Anströmseite der porösen Innenwand vorgeschaltet sind, so daß der Bau-und Herstellungsaufwand für eine derart transpirationsgekühlte Brennkammerwand erheblich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heißgaskammer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf konstruktiv einfache Weise eine auch bei örtlichen Druckschwankungen des Heißgaskammer-Innendrucks stabile Transpirationskühlung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch l ge- kennzeichnete Heißgaskammer gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Mengenstromverteilung und-kalibrierung des Kühlmittels von den Perforationsbohrungen in der Innenwand selbst über- nommen, so daß auf ein dieser vorgeschaltetes, baulich aufwendiges Ver- teilungs-und Dosiersystem verzichtet und dennoch durch entsprechende Dimensionierung der Perforationsbohrungen sichergestellt wird, daß das Kühlmittel nicht etwa in Form singulärer Kühlmittelstrahlen aus der In- nenwand austritt, sondern diese relativ langsam durchdringt und auf der Heißgasseite einen die Innenwand geschlossen überdeckenden Trans- pirationsschleier bildet, mit der weiteren Besonderheit, daß aufgrund der Kühlmittelfuhrung in voneinander getrennten Perforationsbohrungen der Innenwand insofern ein Stabilisierungseffekt erzielt wird, als das Kühlmittel -anders als bei einer ungerichtet porösen Wandstruktur-bei örtlichen Druckschwankungen des Heißgaskammer-Innendrucks nicht in der Innen- wand zu den Bereichen geringeren Druckniveaus seitlich abgedrängt und dadurch der Transpirationsprozeß an den dann nicht mehr ausreichend kuhlmittelversorgten Innenwandzonen zum Erliegen gebracht werden kann.

Nach Anspruch 2 ist die erfindungsgemäß gestaltete Wandstruktur vor- zugsweise die Einspritzkopfplatte einer Triebwerksbrennkammer. Dabei ist neben der flachen Bauweise von besonderem Vorteil, daß die Sammel- kammer, die typischerweise mit einer der Treibstoffkomponenten, nämlich mit Wasserstoff in flüssigem oder überkritischem Zustand, als Kühlmittel beschickt wird, zusätzlich zu der Transpirationskühlung über die Perforai- onsbohrungen in der Einspritzkopfplatte gleichzeitig auch die Treibstoff- versorgung der Einspritzköpfe mit der einen Treibstofflcomponente über- nimmt.

Als im Hinblick auf eine auch unter hohen Warmebelastungen effektive und stabile Transpirationskühlung besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung hat sich erwiesen, daß die Perforationsbohrungen je nach Kühlmitteleigenschaften und Druckdifferenz zwischen Sammel-und Heiß- gaskammer jeweils auf einen Perforationsdurchmesser zwischen 0,1 und 0,5 mm dimensioniert sind und daß, wie nach Anspruch 4 bevorzugt, der Perforationsfaktor, bezogen auf die Flächengröße der kuhlmitteldurchläs- sigen Innenwandbereiche, zwischen 0,1 und 1,5 % beträgt.

Eine zur Erzielung einer hohen Perforationsdichte und vergleichsweise enger Perforationsbohrungen besonders einfache Fertigungsmethode be- steht nach Anspruch 5 darin, daß die Perforationsbohrungen im Wege des <BR> <BR> Elektronen-oder Laserstrahlbohrens oder des Drahterosions-Startlochboh- rens hergestellt sind.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Ver- bindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schema- tisierter Darstellung : Fig. 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäß gestalteten Triebwerksbrennkammer im Bereich der Einspritz- kopfplatte ; und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. l.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht die Brennkammer 2 eines Raketentrieb- werks im rückwärtigen Brennkammerabschnitt aus einer Einspritzkopf- platte 4, welche von einer Vielzahl von Perforationsbohrungen 6 durch- setzt und an der rückwärtigen Wandstruktur 8 im Abstand zu dieser mittels gleichförmig über die Einspritzkopfplatte 4 verteilter Einspritzelemente 10 abgestützt ist, welche auf der Vorderseite der Einspritzkopfplatte 4 in die Brennkammer 2 münden. Die so zwischen Einspritzkopfplatte 4 und Wandstruktur 8 begrenzte Sammelkammer 12 wird mit Kühlmittel be- drückt, welches aus einer der Treibstoffkomponenten, typischerweise Was- serstoff in flüssigem bzw. überkritischem Zustand, besteht und der Sam- melkammer 12 über in den seitlichen Brennkammerwänden 14 ausgebil- dete Kühlkanäle 16 mit einem den Brennkammer-Innendruck übersteigen- den Druckniveau zugeführt wird.

Der Hauptteil des Wasserstoff-Mengenstroms gelangt über seitliche Do- sieröffnungen 18 in ringförmige Düsenkanäle 20 der Einspritzelemente 10 er sich mit der zweiten, aus einem Sammelring 22 über einen zentralen Einspritzkanal 24 einströmenden Treibstoffkomponente, typischerweise Flüssigsauerstoff, vermischt und-nach der Zündinitiierung durch eine zentrale Zündeinrichtung 26-heißgaserzeugend verbrennt. Die übrige, wesentlich kleinere Wasserstoff-Teilmenge durchdringt die Einspritzkopf- platte 4 auf dem Wege über die Perforationsbohrungen 6 und bildet auf der Innenfläche der Einspritzkopfplatte 4 einen Transpirationsschleier, durch den die Einspritzkopfplatte 4 vor den hohen, brennkammerseitigen Wär- mebelastungen geschützt wird.

Auslegungsparameter für die Transpirationskühlung sind die Perforations- dichte, der Perforationsdurchmesser und die Länge der Perforationsboh- rungen 6, also die Dicke der Einspritzkopfplatte 4, die unter Berücksichti- gung der Kühlmitteleigenschaften und der Druckdifferenz zwischen Sam- melkammer 12 und Brennkammer 2 so gewählt werden, daß einerseits eine flächige Verteilung des Kühlmitteldurchsatzes durch die Einspritzkopf- platte 4 entsprechend der örtlichen Wärmebelastung erzielt und anderer- seits die Kühlmittel-Durchflußgeschwindigkeit an den einzelnen Perforati- onsbohrungen 6 derart begrenzt wird, daß das Kühlmittel auf der Innen- seite der Einspritzkopfplatte 4 einen diese geschlossen überdeckenden Transpirationsschleier bildet und nicht etwa in Form singulärer Einspritz- strahlen austritt.

Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel lag die Länge der Perforations- bohrungen 6 bei 5 mm, der Perforationsdurchmesser zwischen 0,2 und 0,3 mm, und der Perforationsfaktor, bezogen auf die gesamte Lochfläche der Einspritzkopfplatte 4, betrug etwa 0,5 %. Bei einem ausreichend hohen Kühlmitteldruck in der Sammelkammer 12, nämlich etwa 10 bar Druck- unterschied zum Brennkammer-Innendruck, bleiben die Verteilerwirkung der Perforationsöffnungen 6 und die Schleierbildung an der brennkammer- seitigen Innenfläche der Einspritzkopfplatte 4 von örtlichen Druckschwan- kungen der Brennkammer 2 weitgehend unbeeinflußt.

Die beschriebene Transpirationskühlung läßt sich selbstverständlich auch auf andere Brennkammer-oder auch auf Schubdüsen-Innenwände anwen- den. In jedem Fall empfiehlt es sich, die Innenwand-Perforationen im Wege des Laser-oder Elektronenstrahlbohrens oder des Drahterosions-Start- lochbohrens herzustellen.