Российские ученые обосновали физическую модель физико-химических процессов, на основе которой можно будет создать новые гелеобразные топлива для аэрокосмической отрасли. Модель описывает большую группу взаимосвязанных физико-химических процессов, которые протекают при взаимодействии компонентов самовоспламеняющихся топливных систем. Понимание этих процессов для жидких составов на основе горючего и окислителя поможет создать топливо, обладающее улучшенными энергетическими, эксплуатационными и экологическими характеристиками по сравнению с уже используемыми. Исследование, проведенное при поддержке Российского научного фонда, опубликовано в журнале Acta Astronautica, сообщила пресс-служба Томского политехнического университета.
Гиперголические (самовоспламеняющиеся) топлива широко используются в различных областях, включая космические и подводные газогенераторы, системы аварийного старта, а также двигательные установки, требующие мгновенного воспламенения горючего без относительно длительного подвода теплоты от внешнего источника энергии. Главная особенность таких топливных систем — их способность к самовоспламенению при контакте горючего с окислителем. Это делает их удобными в эксплуатации, но в то же время определяет высокие требования к безопасности и управляемости процессов горения.
«В то время как существующие работы преимущественно анализируют химические составы топлив и соотношения их компонентов, наше исследование направлено на изучение изменений физических характеристик взаимодействующих элементов топливной системы, когда окислитель или горючее или оба компонента находятся в гелеобразном состоянии», — рассказала руководитель проекта доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Ольга Высокоморная.
На первом этапе работ ученые разработали физическую модель, которая описывает, как именно и в какой последовательности протекает процесс воспламенения топливной системы на примере тетраметилэтилендиамина (горючее) и высококонцентрированной азотной кислоты (окислитель). При этом в ходе лабораторного эксперимента исследователи учитывали энергию, которой обладают капли в момент столкновения, варьируя высоту сброса капли топлива.
Лабораторные исследования позволили получить большой объем данных, который в дальнейшем послужит основой для прогнозирования характеристик аналогичных процессов для самовоспламеняющихся топливных систем с гелеобразными компонентами.
«Полученные результаты иллюстрируют фундаментальные закономерности процесса воспламенения гиперголических топлив. Их перенос на условия работы реальных энергоустановок требует тщательной проверки законов сохранения при масштабировании параметров самовоспламеняющихся систем. Это важно для поддержания управляемого, а значит безопасного и эффективного процесса горения», — отметила Ольга Высокоморная.
В дальнейшем ученые планируют получить группу образцов перспективных самовоспламеняющихся топливных систем с гелеобразными компонентами.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
