Томские ученые создали модель для разработки космического топлива в виде геля

Гиперголическое топливо, способное самовоспламеняться при контакте горючего и окислителя, уже широко используется в космических и подводных газогенераторах, системах аварийного запуска и двигателях. Их главное преимущество — мгновенное зажигание без длительного подвода теплоты от внешнего источника энергии. Они удобные в эксплуатации, однако требуют повышенных мер безопасности и управления процессом горения.

Большинство предыдущих исследований фокусировалось на химическом составе топлива, тогда как физические аспекты взаимодействия разных видов между собой оставались в тени. Специалисты из Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов и Инженерной школы энергетики Томского политехнического университета (ТПУ) изучили изменения физических характеристик компонентов топливной системы, когда один или оба элемента находятся в гелеобразном состоянии.

На первом этапе ученые разработали физическую модель, которая описывает процесс и последовательность воспламенения топливной системы на примере тетраметилэтилендиамина (горючее) и высококонцентрированной азотной кислоты (окислитель). Во время лабораторного эксперимента они варьировали условия столкновения капель топлива, изменяя высоту их падения, чтобы учесть влияние кинетической энергии на процесс зажигания. 

Для регистрации данных использовались современные бесконтактные методы, что позволило получить большой объем точных данных о физико-химических процессах. Полученные результаты не только раскрывают фундаментальные закономерности самовоспламенения, но и открывают путь к созданию более безопасных и управляемых топливных систем.

«Полученные результаты иллюстрируют фундаментальные закономерности процесса воспламенения гиперголических топлив. Их перенос на условия работы реальных энергоустановок требует тщательной проверки законов сохранения при масштабировании параметров самовоспламеняющихся систем. Это важно для поддержания управляемого, а значит, безопасного и эффективного процесса горения», — сказала руководитель проекта, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Ольга Высокоморная.

Исследование проводится в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ). К концу 2026 году ученые планируют создать первые образцы перспективных самовоспламеняющихся топливных систем с гелеобразными компонентами. Результаты исследования опубликованы в журнале Acta Astronautica.

Ранее студенты из Санкт-Петербурга представили проект сверхлегкой ракеты-носителя для быстрого и недорогого запуска малых спутников. В проекте используются передовые технологии: 3D-печать, композитные материалы и искусственный интеллект.