Аспирант физико-технического факультета ТГУ Надежда Скибина при поддержке РФФИ проводит исследование процессов, протекающих при работе прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым течением окислителя в камере сгорания. Такие двигатели могут использоваться в гиперзвуковых летательных аппаратах. По мнению молодого ученого полученные результаты должны способствовать развитию авиации и ракетно-космической отрасли, а также техническому прогрессу в целом.  

Сейчас одним из перспективных направлений развития авиации и ракетно-космической техники является создание летательных аппаратов, скорость движения которых в 5 и более раз превышает скорость звука. Такие летательные аппараты относятся к классу гиперзвуковых, для них нужны соответствующие двигатели. Турбореактивные двигатели, распространенные в современной авиации, в данном случае не применимы, и это приводит к необходимости новых разработок. Например, детонационных или прямоточных воздушно-реактивных двигателей. 

Надежда Скибина 

— Недостаточно просто изобрести новый двигатель. Нужно знать, на чем он будет работать, какие параметры реализуются в самой камере сгорания. Потому что есть, например, ракетные двигатели — там рабочие температуры порядка 2000°С и твердые топлива с добавлением частиц металлов. Диапазон рабочих параметров прямоточных воздушно-реактивных двигателей другой, и возникает вопрос — на каких топливах такой двигатель будет работать. Потому что условия и механизмы другие. Мы решили сконцентрироваться на применении легкоплавких полимерных композиций, — рассказала Надежда Скибина.  ​

Цель работы — исследование условий, при которых возможен фазовый переход для твердого легкоплавкого материала при обтек​ании его воздушным потоком. В результате экспериментальных исследований и численных расчетов получены диапазоны температуры и давления, которые устанавливаются в камере сгорания рассматриваемой модели прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД) на момент его запуска.

Сопоставление результатов эксперимента и численных расчетов для модели ПВРД 

— Задача исследования работы такого двигателя еще не решена, и мы пытаемся с этим справиться. Сейчас рассматриваем процесс распространения тепла в материале. Полученные результаты математического моделирования представляют собой базу для проведения аэродинамических испытаний. Важно отметить, что только эксперименты и практические проверки помогут сформировать целостное представление об исследуемых процессах и скорректировать вектор дальнейшей работы. Возможно, повлиять на структуру течения посредством изменения формы камеры сгорания двигателя таким образом, чтобы это было нам на руку, — объяснила Надежда Скибина.   

Так как в качестве легкоплавких горючих материалов рассматриваются полимеры, результаты исследования представляют собой новые фундаментальные знания о молекулярном теплопереносе в твердых полимерных материалах при воздействии турбулентных потоков газа, ударных волн и сил трения.

Аэродинамическая установка 
 
Уже проведены обширные численные расчеты для ряда полимерных материалов, которые могут выступать в качестве легкоплавких компонентов топлив для прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Полученные результаты проанализированы и после систематизации будут представлены в соответствующих научных изданиях. 

— В свое время у меня был кризис выбора профессии: я училась на баллистике и только к окончанию третьего курса поняла, что данная сфера деятельности достаточно широкая и связана не только с вооружением. Сейчас я вижу внедрение результатов своей работы в аэрокосмическую технику — для технического прогресса, экономии времени и ресурсов, — добавила Надежда Скибина.

В 2020 году молодые учёные ТГУ выиграли рекордное количество грантов РФФИ – как для самого ТГУ, так и среди участников Большого Томского университета. Из 59 проектов, поданных на конкурс, поддержку РФФИ получили 52. Сумма, выделенная на каждый проект, составила 1 200 000 рублей.

Похожие новости

  • 01/04/2021

    3D-печать, нейросети и наноматериалы для «Новой медицины»

    ​Нейросети, 3D-печать имплантатов, доставка лекарств с помощью наноматериалов – об этом вы узнаете в заключительной, третьей части обзора уникальных исследований и технологий университетов Проекта 5-100 по направлению «Новая медицина».
    553
  • 13/04/2021

    Изобретение сотрудников ТУСУРа позволит защитить радиоэлектронную аппаратуру от сверхкоротких импульсов

    Сотрудники кафедры телевидения и управления ТУСУРа (заведующий кафедрой Тальгат Газизов и ассистент кафедры Антон Белоусов) предложили переосмысление традиционной реализации модальных фильтров (МФ) в сторону их исполнения в виде кабелей, в которых требования к «длине» итогового устройства будут мягче ввиду его гибкости.
    452
  • 10/11/2020

    Грантовые истории: молодые ученые рассказывают о своих научных проектах

    ​​​В нашем материале – о том, какими исследовательскими проектами занимаются молодые ученые и как им в этом помогают гранты. Поглотитель ультрафиолета Константин Липин из Чувашского государственного университета занимается разработкой способных поглощать ультрафиолет веществ – фотостабилизаторов.
    637
  • 07/12/2020

    Единственное в России производство радиофармпрепарата с таллием-199 запущено на циклотроне ТПУ

    ​На циклотроне Томского политехнического университета запущено производство радиофармпрепарата «Таллия хлорид, 199Tl» на основе радиоактивного изотопа таллия-199. На сегодняшний день оно единственное в России.
    1040
  • 15/03/2021

    Новый метод оценки спектральных характеристик молекул

    Аспирантка Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Анастасия Белова работает над исследованием фундаментальной темы по получению новой физической информации о структуре и внутренних свойствах молекул с помощью метода парциальных давлений.
    518
  • 20/11/2020

    Исследования ученых ТГУ помогут расширить российский рынок пиротехники

    ​Младший научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета ТГУ Сергей Соколов, его научный руководитель, доктор физико-математических наук, профессор ТГУ Александр Ворожцов и ряд других ученых подготовили к публикации серию научных работ о создании высокоэнергетических материалов с повышенными энергетическими характеристиками.
    807
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    1829
  • 15/12/2020

    Масштаб мысли: какие технологии ТПУ перевернут водородную энергетику

    ​​​Ученые и представители национальных компаний в декабре соберутся на конференции "Водород. Технологии. Будущее". Ее проводит Томский политех (ТПУ) как один из "двигателей" водородной энергетики в России, комплексно исследующий ее с 2000-х годов.
    1209
  • 04/09/2021

    Летающая машина, возможность видеть сквозь стены и бактерии, борющиеся с опустыниванием

    В дайджесте Минобрнауки России собраны самые важные, по мнению редакции, материалы о науке и образовании. Сегодня в рубрике: устройство, которое помогает видеть людей через стены, отслеживание эффективности приема лекарств пациентами с сердечно-сосудистыми заболеваниями и структура, которая концентрирует энергию внутри себя и не излучает ее наружу.
    417
  • 19/02/2021

    Данные учёных ТГУ помогут в обследовании пациентов с инсультом

    Учёные лаборатории нейробиологии ТГУ в ходе серии экспериментов, проведённых с использованием модели ишемического инсульта у крыс, получили новые данные о процессах, которые происходят в очаге поражения головного мозга.
    865