НДІ ПММ ТДУ

Відділи НДІ ПММ ТГУ. Натисніть на відділ для отримання детальної інформації.

Відділ газової динаміки та фізики вибуху

Завідувач відділу: Архіпов Володимир Опанасович
Телефон: (3822) 529-656

Зав. відділом отд. 10: д. ф.-м. н., проф., Архіпов В.А.

Відділ є структурним науковим підрозділом НДІ ПММ ТГУ та проводить науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи (НДДКР) у галузі горіння твердих палив та вибуху, хімічної газодинаміки, теорії внутрішньокамерних процесів у ракетних двигунах, впливу експлуатації ракетної техніки на екологію. Також проводить підготовку висококваліфікованих кадрів.

Відділ має у своєму складі три лабораторії: - лабораторія фізики горіння та хімічної газодинаміки (лаб. 11); - лабораторія газової динаміки та теплофізики (лаб. 12); -лабораторія високоенергетичних систем та нових технологій (лаб. 15). Необхідно зазначити, що до складу відділу входила лабораторія № 13, створена в 1974 році, яка займалася процесами високотемпературного синтезу (СВС), що самопідтримується, і яка згодом була виділена з відділу в самостійний академічний інститут макрокінетики ТНУ СОРАН. До складу відділу також входила лабораторія №14, створена 1980 року під керівництвом Є.А. Козлова. Лабораторія була галузевою лабораторією Мінзагальнемашу і займалася розробкою нетрадиційних ракетних двигунів. Після розпаду СРСР та реорганізації міністерства лабораторію було ліквідовано.

Головний науковий співробітник: д. т. зв., проф., Козлов Є.А.

В даний час до складу відділу входить 20 співробітників, у тому числі 5 докторів наук, 8 кандидатів наук:

Вагомий внесок у досягненнявідділу вносять його провідні працівники В.А. Архіпов, Є.А. Козлов, Л.А. Савельєва Л.А., В.Т. Кузнєцов, В.Д. Барсуков, І.К. Жарова, С.С. Бондарчук, О.С. Жуков, і навіть молоді співробітники відділу Золоторєв М.М, Усаніна А.С., Антонникова А.А., Промахов В.В., Жуков І.А., Басалаєв С.А. та ін.

Вед. наук. співр., д. ф.-м. н., проф., І.К. Жарова та к.ф.-м.н. Є.А. Маслов

снс, к. ф.-м. н., доц., А.С. Усаніна

снс, д. ф.-м. н., доц., А.Г. Коротких, інженер-дослідник Н.М. Золоторьов

інженер-дослідник, к.ф.-м.н. А.І. Коноваленко

У відділі проводяться дослідження за такими науковими напрямами:

Теоретичні та експериментальні дослідження, спрямовані на оптимізацію енергетичних та екологічних характеристик сучасних твердих ракетних палив шляхом варіювання їх компонентного складу з використанням безхлорних окислювачів, циклічних нітрамінів, каталізаторів та нанопрошків металевого пального.
Розробка теоретичних та експериментальних основ проектування твердопаливних ракетних двигунів, регульованих рухових установок, у тому числі на пастоподібному паливі та трикомпонентних ракетних двигунів на газифікованих залишках палив у відокремлюваних щаблях ракет-носіїв для їхнього керованого подальшого руху.
Розробка фізико-математичних моделей та програмно-методичного забезпечення прогнозування впливу негативного впливу на довкілля викидів в атмосферу токсичних компонентів палив при експлуатації об'єктів ракетно-космічної техніки.
Дослідження процесів при підводному запаленні та горінні твердих ракетних палив та обґрунтування прикладних можливостей створення відкритих (безкорпусних) твердопаливнихгазогенераторів та їх використання у засобах механізації підводно-технічних, пошуково-рятувальних та суднопідйомних робіт.
Розробка нових технологій отримання кераміки та виготовлення виробів для ракетно-космічного призначення.

А.Д. Колмаков та В.М. Вілюнов

Відділ було створено у 1968 р. на основі лабораторії № 1 СФТІ та двох кафедр ФТФ ТГУ (прикладної газової динаміки, математичної фізики). Біля витоків розвитку томської школи горіння та хімічної газодинаміки стояли В.М. Вілюнов (теорія) та А.Д. Колмаков (експеримент). Дослідження носять комплексний характер і пов'язані з вивченням горіння твердих ракетних палив та конденсованих речовин, а також газодинаміки та тепломассобмена у технічних пристроях, газогенераторах та ракетних двигунах. Фундаментальні результати отримані в теорії запалення та горіння за різних зовнішніх умов – турбулентний потік, перевантаження в поле відцентрових масових сил, високі та низькі тиски, широкий спектр початкових температур, іонізуюче опромінення, водне середовище тощо. Поруч із теорією горіння розвинена теорія хімічної газодинаміки. Створено ефективні алгоритми та програми розрахунків, що дозволяють проводити математичне моделювання внутрішньокамерних процесів твердопаливних ракетних двигунів. Розроблено оригінальні пакети прикладних програм, які впроваджені у роботу ряду провідних КБ та НУО.

Фундаментальні дослідження в галузі горіння та хімічної газодинаміки є основою вирішення нових технічних та прикладних проблем та створення нових технологій. Можна відзначити СВС технології отримання нових матеріалів; виробництво паливних елементів із відходів лісопереробної промисловості; організація внутрішньопластового горіння для зниження в'язкості нафти, застосуваннябезкорпусних твердопаливних газогенераторів для збільшення нафтовіддачі

Проведено експериментальні дослідження впливу малорозмірних, аж до нанорівня, частинок порошку алюмінію на затримку запалювання та швидкість горіння сумішових композицій. Показано можливість регулювання балістичних характеристик твердих палив шляхом введення до їх складу ультра- та нанодисперсних металевих добавок, застосування змішаних окислювачів. Отримано результати дослідження запалювання гелеподібних палив з екологічно чистими продуктами згоряння. Визначено основні характеристики займання і горіння класу палив у розширених діапазонах зміни зовнішніх параметрів (зокрема, при тиску нижче атмосферного, при впливі потужного лазерного випромінювання, в умовах високочастотних коливань в камері згоряння, при різкому скиданні тиску). Отримано нові дані та рекомендації щодо компонентних складів високоенергетичних матеріалів та балістичних характеристик стосовно енергоустановок та газогенераторів різного призначення. Для підвищення енергетичних характеристик нових складів на безхлорних окисниках використані активні пально-сполучні та циклічні нітраміни.

В рамках нового науково-технічного напряму в галузі горіння унітарних твердих (ракетних) палив проведено обґрунтування можливості їх запалення безпосередньо у водному середовищі. Виявлено фізичні передумови та необхідні умови підводного горіння при комбінованому теплообміні, а також можливі режими горіння у водному середовищі плоского блоку палива залежно від кута нахилу горіння.

На підставі вивчення горіння твердих палив у різних умовах, у тому числі безпосередньо у водному середовищі, розроблені конкретнізанурювальні системи, зокрема малогабаритний підйомний пристрій для використання водолазом (вантажопідйомність до 250 Н) та глибоководний підйомний пристрій (вантажопідйомність до 50 кН). Ці системи успішно пройшли натурні випробування на акваторіях Охотського, Японського та Балтійського морів.

Однією з нових проблем, вирішених у рамках теорії горіння та хімічної газодинаміки, є прогнозування забруднення навколишнього середовища токсичними компонентами ракетних палив при відділенні відпрацьованих щаблів ракет-носіїв космічного призначення. Сходи, що відокремлюються при падінні на землю і розгерметизації містять значний гарантійний запас паливних компонентів. Експериментальні дослідження динаміки крапель рідини на модельних установках із використанням фізико-математичного моделювання еволюції хмари крапель дозволили створити нові методи та комп'ютерні програми прогнозування ризиків забруднення в районах падіння фрагментів ракет «Протон-М» на території Томської області.

На основі фундаментальних досліджень у галузі горіння високоенергетичних матеріалів, що містять нанопорошки металів, розроблено принципову схему та модельний варіант нового ракетного двигуна космічного призначення. Двигун, що працює на збіднених компонентах рідких ракетних палив з додатковим запровадженням високоенергетичних металевих горючих, призначений для виведення з робочих орбіт відпрацьованих фрагментів ракет-носіїв (космічного сміття).

Розроблено технології одержання нових матеріалів для ракетних двигунів на основі кераміки. Технології базуються на методі самотемпературного високотемпературного синтезу (СВС) і методі плазмохімічного синтезу. Розроблено нові адитивні технології виготовлення виробів із кераміки.

По науковомунапрямку Томської школи теорії горіння та хімічної газодинаміки захищено понад 20 докторських та 80 кандидатських дисертацій, підготовлено численну плеяду висококваліфікованих інженерів-фізиків – випускників Томського державного університету. Томська школа горіння та хімічної газодинаміки має традиційні творчі, наукові та виробничі зв'язки з багатьма вітчизняними галузевими НДІ, КБ та НУО.