Материаловеды НИТУ «МИСиС» смогли почти в 5 раз увеличить скорость горения ракетного топлива

Сотрудникам Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» удалось в пять раз увеличить скорость горения твердого ракетного топлива благодаря уникальным катализаторам на основе нанопорошков металлов. Изобретение позволит сделать космические аппараты в пять раз быстрее.

Реактивная тяга в твердотопливных ракетных двигателях создается за счет сжигания смеси высокоэнергетических веществ, способных к быстрому горению. При этом выделяется большой объем разогретого газообразного тела, которое формирует реактивную струю, что было показано еще К.Э. Циолковским. Как правило, в качестве твердого топлива используется полимерная матрица с наполнителем из мощных горючих веществ, окислителей, порошка металла, например, алюминия и различных модификаторов.

Основу горючих веществ в составе современного твердого ракетного топлива составляют циклические нитрамины. Они химически устойчивы к воздействию традиционных катализаторов горения, таких как оксиды металлов и салицилаты свинца. Это свойство не позволяет ученым увеличивать скорость горения топлива, от которой напрямую зависит скорость полета ракеты.

Металловеды из НИТУ «МИСиС» обнаружили, что металлические нанопорошки могут выступать в качестве эффективного катализатора реакции горения твердых топлив, а значит, в итоге увеличить скорость летательного аппарата. В ходе лабораторных испытаний, проведенных научным коллективом, наноразмерные металлические порошки показали хорошую каталитическую активность.

В ходе исследований материаловеды добавляли в топливо наночастицы металлов, которые ускоряли воспламенение частиц алюминия в составе горючего. Использование нанопорошков алюминия, бора, никеля и молибдена позволило повысить скорость горения в 1,5 раза вне зависимости от давления. Самые впечатляющие результаты показали катализаторы на основе нанопорошка меди — скорость горения топлива увеличилась почти в 5 раз. Однако полученный реагент нуждается в доработке, считают исследователи.

«Медный нанопорошок реагирует с компонентами топлива уже во время его производства при низкой температуре, что снижает эффективность использования такого катализатора»,  рассказал НИТУ «МИСиС» руководитель проекта, главный научный сотрудник центра быстрого прототипирования НИТУ «МИСиС» Александр Громов. Ученые в настоящее время завершают серию лабораторных испытаний полученных катализаторов. Результаты научной работы материаловедов опубликованы в журнале Propellants, Explosives, Pyrotechnics.

Поделиться