Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Тема: Роль катализа в рекуперативной тепловой защите ГЛА

Автор: Алексей Васильевич Корабельников (ОАО «НИПГС») mail@hypersonics.ru

Рассмотрена работа каталитического термохимического реактора как элемента активной тепловой защиты ГЛА. Проведено сравнение термического крекинга и каталитической паровой конверсии углеводородного топлива по величине возможного теплосъема и количества получаемого водорода. Показано, что использование паровой конверсии по сравнению с реакцией крекинга позволит увеличить хладоресурс топлива в 2-3 раза, что приведет к увеличению скорости полета гиперзвуковой ракеты с 6 до 8-9 М (рис. 1). Количество водорода в продуктах реакции паровой конверсии может достигать 13% по массе (рис. 2а) против 1% (рис. 2б) при крекинге. Смешение керосина с большим количеством водорода позволит сократить время задержки воспламенения топлива, что приведет к сокращению длины КС и увеличению полноты сгорания топлива.

Показано, что коэффициенты переноса наножидкостей зависят не только от концентрации частиц, но также от их размера и материала, причем вязкость с уменьшением частиц растет, а теплопроводность напротив снижается. И вязкость, и теплопроводность наножидкостей обычно значительно выше вязкости и теплопроводности классических крупнодисперсных жидкостей. Коэффициент теплоотдачи наножидкостей в общем случае также существенно превосходит соответствующее значение для базовой жидкости. Помимо этого, он зависит еще и от режима течения (ламинарного или турбулентного).

Сформированы специфические требования к катализаторам на борту ГЛА. По результатам анализа выделены для дальнейшей разработки типы катализаторов и технологии их нанесения на элементы теплозащиты.