В Пермском Политехе создали установку для исследования новых видов топлива

Учёные исследуют новый вид горючего — гранулированное топливо. Они изучают, как его можно использовать в разных энергетических установках и сравнивают с другими видами топлива.

Пока особенности использования нового горючего изучены только теоретически. Учёные из Пермского Политеха создали экспериментальную установку для исследования системы подачи гранул в камеру сгорания ракетных и прямоточных двигателей. Это позволит определить оптимальные характеристики истечения топлива и параметры устройства регулирования его расхода.

Результаты опубликованы в журнале Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника.

Его особенность в том, что оно обладает свойствами и жидкого, и твёрдого горючего. В двигателе топливо находится в форме гранул и подаётся в камеру сгорания с ожижающим газом, поэтому оно текучее, и можно регулировать его расход. Но когда двигатель не работает, топливо остаётся твёрдым.

Пока недостаточно изучен процесс подачи топлива в камеру сгорания и возникающий при этом режим критического истечения. Он отслеживает отношение давлений на входе и выходе сужающегося канала, через который поступает жидкость. Критическое истечение порошково-газовой смеси безопасно для топлива: возмущения в камере сгорания не передаются в бак.

Для расчётов и прогноза работы двигателя необходимо изучить механику движения порошково-газовой смеси.

На сегодняшний день она описывается только теоретически через систему уравнений, что не позволяет изучить физический процесс критического истечения гранулированного топлива. Некоторые коэффициенты невозможно определить аналитически, а трение фаз гранул о стенки канала не учитывается.

Учёные Пермского Политеха разработали экспериментальную установку, которая имитирует подачу гранулированного и других видов порошкообразного топлива в камеру сгорания реактивных двигателей. Это позволяет изучить процесс подачи топлива и определить оптимальные параметры расхода.

Григорий Доткин, младший научный сотрудник кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ПНИПУ, рассказал, что наша установка и её элементы запорно-регулирующей арматуры обеспечивают герметичность, имеют системы дренажа давления. Кроме того, в установке легко и безопасно можно заменить вышедшие из строя детали.

Также установка снабжена аппаратным комплексом для контроля состояния элементов на протяжении всех исследований. Это позволяет управлять состоянием установки, измерять, передавать, обрабатывать и хранить рассчитанные параметры экспериментов для анализа результатов исследований.

Установка политехников состоит из баллона с азотом высокого давления, коллектора, топливного бака с поршнем, порошком и устройством регулирования расхода, приёмной ёмкости, запорно-регулирующей арматуры.

Для контроля эксперимента используются датчики давления, расходомер газовый и датчик измерения перемещения поршня. Сигнал от них поступает на контроллер, где преобразуется в значения физических величин и передаётся на автоматизированное рабочее место (ноутбук).

Эта конструкция поможет проводить эксперименты для анализа критического истечения порошковых материалов. С её помощью можно определить зависимость основных данных и параметров двигателя от расхода топлива, а также исследовать влияние геометрии форсунок на удельные расходы газа и гранул и на критическое отношение давлений, — рассказал профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы», доктор технических наук Владимир Малинин.

Установка, разработанная учёными Пермского Политеха, позволяет подробно исследовать процессы подачи гранулированного топлива в камеру сгорания и определять оптимальные параметры для работы двигательной установки.

Источник

07.10.2024