В России научились прогнозировать зажигание космического топлива

Новая математическая модель учитывает теплообмен между компонентами системы, фазовый переход, диффузию паров, химические реакции в конденсированной и газовой фазах. Технология критически важна для безопасности аэрокосмической техники.

Математическая модель помогает точнее прогнозировать поведение самовоспламеняющихся топливных систем в условиях, близких к условиям их реального использования.

Источник: наука.рф

Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из НИТУ МИСИС разработали математическую модель, которая позволяет с высокой точностью предсказывать процесс зажигания самовоспламеняющихся топлив. Эта разработка поможет сделать более безопасными и управляемыми системы аварийного старта в аэрокосмической технике, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.

Самовоспламеняющиеся топлива состоят из горючего и окислителя, которые реагируют при простом контакте друг с другом без внешнего нагрева. До сих пор существующие модели не могли надежно предсказать параметры, при которых начинается горение. Новая разработка учитывает теплообмен между компонентами, фазовые переходы, диффузию паров и химические реакции как в жидкой, так и в газовой фазах.

Для проверки своей гипотезы исследователи провели серию экспериментов. Они использовали топливо на основе тетраметилэтилендиамина (TMEDA) и высококонцентрированную азотную кислоту. Эксперименты проводились с каплями размером от 1 до 3 мм при температуре компонентов от 10 до 30 °C. В ходе тестов ученые регистрировали время задержки зажигания и температуру в зоне горения. Результаты численного моделирования совпали с экспериментальными данными: расхождение по времени задержки воспламенения составило не более 15% при изменении размера капель и около 10% при изменении температуры.

В будущем технология может стать основой проектирования более безопасных и управляемых самовоспламеняющихся топливных систем.

Источник: Freepik

«Нам удалось предложить целостный математический аппарат, который учитывает физико-химические процессы в момент зажигания в конденсированной и газовой фазах топлива», — рассказала доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Ольга Высокоморная. Она также отметила важные закономерности: экспоненциальный рост скорости испарения при увеличении размеров частиц, а также критическое значение начального размера капли (около 3 мм), после превышения которого время задержки зажигания перестает меняться.

В будущем новая технология может лечь в основу проектирования новых топливных систем. По словам разработчиков, созданная ими модель помогает точнее прогнозировать поведение самовоспламеняющегося топлива в условиях, близких к реальным, что критически важно для обеспечения безопасности в аэрокосмической отрасли.

Ранее Hi-Tech Mail писал, что россияне стали чаще смотреть на электромобили и гибриды на фоне дефицита топлива.