Abstrakt

Infrarotspektren von Aluminium-Fluorkohlenwasserstoff-Polymerzusammensetzungen zur thermischen Signatur von Strahltriebwerken

 Amir Elsaidy, Mohamed Kassem, Hesham Tantawy, Sherif Elbasuney und Gaber Zaky M

 Leuchtfackeln sind energiereiche Materialien, die eine thermische Signatur erzeugen können, die infrarotgelenkte Flugkörper stören kann. Die thermische Signatur von Leuchtfackeln sollte der von Flugzeugen ähneln, jedoch eine höhere Intensität aufweisen. Diese Signatur hängt von der exothermen Reaktion sowie der chemischen Beschaffenheit der Verbrennungsprodukte ab. Aluminium ist der am häufigsten verwendete reaktive Metallbrennstoff in Energiesystemen, da es eine hohe Wärmeabgabe (32.000 J/g) sowie eine überlegene chemische Stabilität bietet. In dieser Studie wurden unterschiedliche Leuchtfackelformulierungen auf Basis von Aluminium als Brennstoff, Fluorkohlenwasserstoffpolymer (Teflon) als Oxidationsmittel und Viton als Bindemittel (mit Brennstoffanteilen von 40:70 Gew.-%) durch Granulierung und anschließendes Pressen entwickelt. Die spektrale Leistung der entwickelten Formulierungen wurde anhand der thermischen Signatur von Flugzeugstrahltriebwerken mithilfe eines Spektralphotometers (FT-MIR 2 – 6 μm) bewertet. Die thermische Signatur des Strahltriebwerks wurde durch zwei charakteristische Peaks im α- (2 – 3 μm) und β-Band (3 – 5 μm) charakterisiert; diese Signatur wurde mit der Schwarzkörperemission der heißen Düse bei 690 °C korreliert. Die entwickelten Fackeln zeigten eine ähnliche thermische Signatur, jedoch mit höherer Intensität. Die Aluminium/Teflon/Viton-Fackel (ATV) mit 50 Gew.-% Al bot eine Steigerung der Intensität des α-Bandes und des β-Bandes um das 6- bzw. 1,5-fache. Die entwickelte ATV-Fackel bot ein charakteristisches Intensitätsverhältnis Ɵ (Iα/Iβ) (der wichtigste spektrale Parameter) von 0,73; dieser Wert erwies sich als in guter Übereinstimmung mit der Literatur. Die Quantifizierung der Infrarot-emittierenden Spezies sowie der Verbrennungstemperatur wurde mit dem thermodynamischen Code ICT durchgeführt. Die ATV-Fackel (50 Gew.-% Al) bot den höchsten Prozentsatz (78,1 Gew.-%) von AlF, der wichtigsten IR-emittierenden Spezies, sowie 12,1 Gew.-% C-Ruß, einem idealen Schwarzkörperemitter. Dieses Manuskript würde den Weg für die Entwicklung von Fackeln mit maßgeschneiderter spektraler Leistung ebnen.