Rettungskapsel-Design und Integration für das Hyperschallverkehrsflugzeug SpaceLiner

Der SpaceLiner ist ein Konzept fur ein zweistufiges Hyperschallverkehrsflugzeug, das bis zu 50 Passagiere innerhalb von 90 Minuten von Europa nach Australien transportieren kann. Er besteht aus je einer Booster- und Orbiter-Stufe. Die Boosterstufe beschleunigt den SpaceLiner wahrend der Aufstiegsphase und wird anschliesend separiert. Der weitere Reiseflug wird ausschlieslich von der Orbiter-Stufe durchgefuhrt. Zur Erhohung der Sicherheit werden die Passagiere fur den gesamten Flug in einer separaten Rettungskapsel untergebracht. In den bisherigen SpaceLiner-Konzepten ist die Rettungskapsel in die Orbiter-Struktur integriert. Im Falle einer Fehlfunktion oder Storung, die zum Verlust des SpaceLiners fuhren kann, wird die Kapsel mittels Feststoffmotoren vom Orbiter separiert. In dieser Arbeit werden Rettungskapsel-Konfigurationen sowie deren Integration in den Orbiter untersucht und miteinander verglichen. Das Ziel ist eine Optimierung des Rettungssystems hinsichtlich Komplexitat, Masse und Sicherheit. Dazu werden zunachst verschiedene Kapsel-Konzepte und Konfigurationen entworfen und eine Datenbasis zur Durchfuhrung eines Trade-Offs erstellt. Die Datenbasis beinhaltet neben aerodynamischen Daten auch ein Massenmodell sowie eine Analyse und Betrachtung moglicher Kapselabstiegsbahnen nach einer Separation der Kapsel vom Orbiter. Auf Grundlage der Datenbasis werden die verschiedenen Kapselkonfigurationen im Rahmen eines Trade-Offs unter Berucksichtigung von festgelegten Anforderungen bewertet. Im Anschluss an den Trade-Off erfolgt eine Vordimensionierung des Thermalschutzsystems (TPS) der ausgewahlten Kapselkonfiguration. Schlieslich werden die gewahlten Kapselkonfigurationen unter strukturmechanischen Aspekten betrachtet, mit dem Ziel die Kapselstrukturmasse zu minimieren. Dazu werden verschiedene Strukturaufbauten (z.B. Anzahl und Verteilung von Rumpfspanten) erstellt und bewertet. Weiterhin wird der Einsatz alternativer Materialien fur die Struktur untersucht. Abschliesend wird die nach einem Trade-Off bevorzugte Kapselkonfiguration, unter Berucksichtigung der Ergebnisse der strukturmechanischen Betrachtungen, mit der aktuellen Baseline Konfiguration der SpaceLiner Passagierrettungskapsel verglichen.