Ученые из Самарского университета имени Королева и Физического института имени Лебедева РАН создали установку для левитации, предназначенную для разработки составов и тестирования новых видов ракетного топлива. Этот метод отличается повышенной точностью и наглядностью в ходе экспериментов.
«Специалисты Самарского университета имени Королева и Физического института имени Лебедева РАН создали и изготовили экспериментальную установку левитации, которая предназначена для тестирования и подбора компонентов высокоэффективных и малотоксичных ракетных топлив нового поколения. Установка предоставляет возможность проводить эксперименты с каплями различных веществ в условиях акустической левитации, в ходе которой капли испытываемых жидкостей просто висят в воздухе, поддерживаемые полем ультразвуковых волн», — отметили в вузе.
В исследованиях также участвуют ученые Института органической химии имени Зелинского РАН. Проект поддерживается грантом Российского научного фонда.
Как пояснили в университете, условия левитации позволяют достигать большей точности и наглядности в ходе химических экспериментов по сравнению с традиционными методами. В процессе эксперимента в левитаторе капли испытуемого топлива парят в воздухе и не касаются стенок каких-либо емкостей. Это снижает внешнее влияние на протекание химических реакций, что, в свою очередь, увеличивает точность эксперимента. Ученые уже тестируют в левитаторе компоненты, которые могут стать перспективными для создания более эффективных и экологичных ракетных топлив нового поколения. Это гипергольные ионные жидкости, которые способны самопроизвольно воспламеняться при контакте с окислителем. Изучая возникающие реакции воспламенения и горения, они подбирают наилучшие рецептуры для будущего космического топлива.
Особенности разработки
«Отсутствие стенок, соприкасающихся с каплей, исключает влияние нежелательных поверхностных реакций и процессов теплообмена, характерных для больших объемов жидкости. Кроме того, в левитаторе можно исследовать процессы горения в условиях микрогравитации — почти как в космосе, при этом не требуются сложные испытательные стенды. Левитатор предоставляет уникальную возможность изучать реакции на уровне одиночных капель и исследовать влияние размера отдельной капли на ее химическую активность. С помощью ультразвукового левитатора можно также проводить исследования и в других направлениях, например, более глубоко изучать процессы горения и впрыска топлива в двигателях, что в будущем позволит создавать более надежные и высокоэффективные двигатели», — пояснил доцент кафедры оптики и спектроскопии самарского университета Иван Антонов.
Исследования, проводимые на установке, должны выявить взаимосвязь между структурой ионной жидкости и ее самовоспламеняемостью при контакте с окислителем. На основании найденных закономерностей ученые намерены получить новые оптимальные по свойствам гипергольные ионные жидкости и разработать новые методы их синтеза. В ближайшее время на левитаторе планируется провести серию экспериментов с новым классом ионных жидкостей, обладающих высокими детонационными характеристиками, разработанным в Институте органической химии РАН.
Фото: hi-tech.mail.ru