Найден способ предсказать возгорание космического топлива

Российские учёные разработали модель, прогнозирующую процесс воспламенения самовоспламеняющегося топлива для космических полётов.

"Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из МИСиС разработали математическую модель, описывающую процесс воспламенения самовоспламеняющихся топлив. Она учитывает основные физико-химические характеристики такого топлива и их влияние на поля температуры и концентрации в момент его воспламенения в нестационарных условиях. Результаты экспериментов показали, что модель с удовлетворительной точностью предсказывает поведение самовоспламеняющихся топлив", - говорится в сообщении.

В самовоспламеняющихся топливных системах горючий материал и окислитель вступают в реакцию самостоятельно при простом контакте – их не нужно нагревать или поджигать. Такие системы нужны в космической и авиационной технике, например, для аварийного запуска. Ученые разработали несколько моделей, объясняющих, как это работает, но ни одна из них не может точно предсказать, когда именно начнется процесс горения: при какой температуре или как быстро пары испаряются и смешиваются. Новая модель российских ученых подробно описывает процесс воспламенения самовоспламеняющегося топлива.

По словам доцента Научно-исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Ольги Высокоморной, расчеты показали, что новая модель достаточно точно предсказывает воспламенение топлива. Погрешность не превышает 15 % для разных размеров капель и 10 % для разных температур. Исследователи также обнаружили несколько ключевых закономерностей. Оказалось, что чем крупнее капли топлива, тем быстрее они испаряются. Однако после определенного порога – примерно 3 миллиметров – время задержки воспламенения перестает зависеть от размера и остается практически постоянным.

Разработанная модель учитывает теплообмен, испарение, смешение паров и химические реакции - как в жидком топливе, так и в газе. А технология ТПУ позволяет отслеживать температуру и состав смеси в режиме реального времени и видеть, как они взаимодействуют друг с другом. Модель позволяет более точно прогнозировать работу самовоспламеняющихся топливных систем в условиях, максимально приближенных к реальным. В будущем эта технология может стать основой для разработки более безопасных и управляемых самовоспламеняющихся топливных систем. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале FirePhysChem (Q1, IF: 5.1).