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».
    304
  • 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.
    344
  • 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.
    542
  • 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.
    858
  • 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.
    394
  • 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.
    691
  • 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.
    1515
  • 07/04/2021

    Материал для ускорителей и противопожарные датчики для закрытых помещений разработают ученые ТПУ

    Три научные группы Томского политехнического университета выиграли гранты Российского научного фонда (РНФ). При поддержке фонда коллективы разработают новый метод получения покрытия для резонаторов ускорителей заряженных частиц, исследуют процессы горения в замкнутых помещениях и ответят на вопрос: как на планете сформировались месторождения морских железняков.
    508
  • 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.
    909
  • 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.
    649