В Самаре запустили самую большую в мире установку по изучению процессов горения в двигателях
В Самарском национальном исследовательском университете имени С.П. Королёва ввели в эксплуатацию самую большую в мире экспериментальную установку по изучению процессов горения. Учёные уже приступили к проведению первых экспериментов. Установка должна помочь инженерам в решении задач импортозамещения — в первую очередь, разработке эффективных и экологичных отечественных авиационных двигателей.
Группа молодых ученых под руководством профессора Валерия Азязова проводит исследования по окислению и разрушению сажи при температурах до 1500 кельвинов, главная цель которых — минимизировать образование сажи при сгорании топлива. Об этом рассказал проректор по научно-исследовательской работе Самарского университета Андрей Прокофьев. По его словам, результаты экспериментов на этой установке в перспективе позволят разработать более эффективную и экологичную камеру сгорания, которая по своим характеристикам будет, по крайней мере, не хуже мировых аналогов.
Размер установки имеет значение, он позволяет повысить чувствительность установки за счет размещения в ней большего числа регистрирующей научной аппаратуры. Благодаря этому удается значительно повысить избирательность и чувствительность определения продуктов реакций, что, в свою очередь, позволяет создавать более точные модели процессов горения и лучше понимать, как увеличить эффективность сгорания топлива, уменьшив при этом вредные выбросы.
Установка разработана и собрана в международной научной лаборатории Самарского университета им. Королёва «Физика и химия горения» в рамках мегагранта Правительства РФ «Разработка физически обоснованных моделей горения».
Создание установки велось с 2017 года под руководством профессора Международного университета Флориды (США) Александра Мебеля. Под компоненты установки и дополнительное оборудование в лаборатории был выделен целый зал, хотя главная авансцена для экспериментов — вакуумная камера размерами примерно метра два в длину и метр в высоту. Вес камеры — полторы тонны, и, чтобы поднять ее в лабораторию университета на третий этаж, в свое время был задействован строительный кран. Поскольку установка работает при сверхвысоком вакууме, то, по словам сотрудников лаборатории, к ее сборке предъявлялись требования как для глубоководных или космических аппаратов: чтобы все соединения были абсолютно герметичны.
В конце 2021 года работы по созданию установки были завершены, после чего сотрудники несколько месяцев занимались калибровкой оборудования и подготовкой к проведению первых экспериментов.
«Сердце» установки — высокотемпературный химический микрореактор в виде тоненькой керамической трубки, которая нагревается до 1500 кельвинов. Длина трубки — 20 мм, внутренний диаметр — 1 мм. Во время экспериментов в эту трубку поступает газовая смесь изучаемых реагентов, разбавленная инертным газом.
В раскаленном микрореакторе инициируются химические реакции, продукты которых в виде молекулярного пучка подаются далее в сверхвысоковакуумную камеру и ионизируются вакуумным ультрафиолетовым излучением, после чего масс-спектрометр, «поймав» получившиеся ионы, очень точно определяет массовый и изомерный состав продуктов, образовавшихся в результате химической реакции.
