Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно со специалистами ПАО НПО «Искра» разработали первую в своем роде методику проектирования двигателей будущего. Речь идет об установках на гранулированном топливе — энергоносителе, который долгие годы оставался настоящей «темной лошадкой» для инженеров по всему миру.
Как твердое горючее, это топливо просто в конструкции, а как жидкое — позволяет многократно запускать и останавливать двигатель, а также плавно регулировать тягу. Это открывает фантастические перспективы для создания маневренных спутников, способных уклоняться от космического мусора, и многоразовых межпланетных зондов . Однако до сих пор его использованию мешала одна серьезная проблема: порошково-газовая смесь в камере сгорания вела себя непредсказуемо, и не существовало способа точно рассчитать параметры системы подачи. По сути, инженеры работали вслепую.
Пермские ученые решили эту задачу. Они создали пошаговую методику расчета, которая позволяет определить все характеристики двигателя еще на этапе проектирования: от массы топлива и объема баков до давления в камере сгорания и количества форсунок. Ошибка на этом этапе обходится слишком дорого: неправильный расчет может привести к аварии при запуске, потере дорогостоящего аппарата и, что самое важное, создать угрозу для жизни людей. А переделать двигатель после того, как он уже построен, практически невозможно — это многомиллионные затраты и годы работы.
Разработанная методика — не просто теоретические выкладки. Сначала с помощью компьютерного моделирования ученые изучили физические свойства топлива, подбирая идеальный размер и форму гранул для стабильной подачи. Затем они создали экспериментальную установку и проверили расчеты на практике, используя безопасные вещества-имитаторы. Результаты компьютерных симуляций и опытов полностью совпали .
Это достижение, опубликованное в журнале «Южно-Сибирский научный вестник», открывает прямой путь к созданию безопасных и надежных космических аппаратов нового поколения. По словам заведующего лабораторией ПНИПУ Михаила Храмцова, теперь у конструкторов есть все необходимое, чтобы перейти от лабораторных образцов к серийным, многоразовым двигательным установкам.
Ранее Наука Mail рассказывала, что отходы кокосов превратили в топливо для самолетов.