Отделы

Отдел газовой динамики и физики взрыва

  1. Заведующий отделом: Архипов Владимир Афанасьевич
  2. Телефон: (3822) 529-656
ОБ ОТДЕЛЕ

Зав. отделом отд. 10: д. ф.-м. н., проф.,  Архипов В.А.

Отдел является структурным научным подразделением НИИ ПММ ТГУ и проводит научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) в области горения твердых топлив и взрыва, химической газодинамики, теории внутрикамерных процессов в ракетных двигателях, влияния эксплуатации ракетной техники на экологию. А также проводит подготовку высококвалифицированных кадров.


Отдел имеет в своем составе три лаборатории:
- лаборатория физики горения и химической газодинамики (лаб. 11);
- лаборатория газовой динамики и теплофизики (лаб. 12);
-лаборатория высокоэнергетических систем и новых технологий (лаб. 15).
Необходимо отметить, что в состав отдела входила лаборатория № 13, созданная в 1974 году, которая занималась процессами самоподдерживающегося высокотемпературного синтеза (СВС) и которая впоследствии была выделена из отдела в самостоятельный академический институт макрокинетики ТНУ СОРАН.
В состав отдела также входила лаборатория №14, созданная в 1980 году под руководством Е.А. Козлова. Лаборатория являлась отраслевой лабораторией Минобщемаша и занималась разработкой нетрадиционных ракетных двигателей. После распада СССР и реорганизации министерства лаборатория была ликвидирована.

Главный научный сотрудник: д. т. н., проф.,  Козлов Е.А.

В настоящее время в состав отдела входит 20 сотрудников, в том числе 5 докторов наук, 8 кандидатов наук:

Весомый вклад в достижения отдела вносят его ведущие сотрудники В.А. Архипов, Е.А. Козлов, Л.А. Савельева Л.А., В.Т. Кузнецов, В.Д. Барсуков, И.К. Жарова, С.С. Бондарчук, А.С. Жуков, а также молодые сотрудники отдела Золоторев Н.Н, Усанина А.С., Антонникова А.А., Промахов В.В., Жуков И.А., Басалаев С.А. и др.

Вед. научн. сотр., д. ф.-м. н., проф., И.К. Жарова и к.ф.-м.н. Е.А. Маслов

 

снс, к. ф.-м. н., доц., А.С. Усанина

 

снс, д. ф.-м. н., доц., А.Г. Коротких, инженер-исследователь Н.Н. Золоторев

 

инженер-исследователь, к.ф.-м.н. А.И. Коноваленко


В отделе проводятся исследования по следующим научным направлениям:

  1. Теоретические и экспериментальные исследования, направленные на оптимизацию энергетических и экологических характеристик современных твердых ракетных топлив путем варьирования их компонентного состава с использованием бесхлорных окислителей, циклических нитраминов, катализаторов и нанопрошков металлического горючего.
  2. Разработка теоретических и экспериментальных основ проектирования твердотопливных ракетных двигателей, регулируемых двигательных установок, в том числе на пастообразном топливе и трехкомпонентных ракетных двигателей на газифицированных остатках топлив в отделяемых ступенях ракет-носителей для их управляемого дальнейшего движения.
  3. Разработка физико-математических моделей и программно-методического обеспечения прогнозирования влияния негативного воздействия на окружающую среду выбросов в атмосферу токсичных компонентов топлив при эксплуатации объектов ракетно-космической техники.
  4. Исследование процессов при подводном зажигании и горении твердых ракетных топлив и обоснование прикладных возможностей создания открытых (бескорпусных) твердотопливных газогенераторов и их использования в средствах механизации подводно-технических, поисково-спасательных и судоподъемных работ.
  5. Разработка новых технологий получения керамики и изготовления изделий для ракетно-космического назначения.

А.Д. Колмаков и В.Н. Вилюнов

Отдел был создан в 1968 г. на основе лаборатории № 1 СФТИ и двух кафедр ФТФ ТГУ (прикладной газовой динамики, математической физики). У истоков развития томской школы горения и химической газодинамики стояли В.Н. Вилюнов (теория) и А.Д. Колмаков (эксперимент). Исследования носят комплексный характер и связаны с изучением горения твердых ракетных топлив и конденсированных веществ, а также газодинамики и тепломассобмена в технических устройствах, газогенераторах и ракетных двигателях. Фундаментальные результаты получены в теории зажигания и горения при различных внешних условиях – турбулентный поток, перегрузка в поле центробежных массовых сил, высокие и низкие давления, широкий спектр начальных температур, ионизирующее облучение, водная среда и т.д. Наряду с теорией горения развита теория химической газодинамики. Созданы эффективные алгоритмы и программы расчетов, позволяющие проводить математическое моделирование внутрикамерных процессов твердотопливных ракетных двигателей. Разработаны оригинальные пакеты прикладных программ, которые внедрены в работу ряда ведущих КБ и НПО.

Фундаментальные исследования в области горения и химической газодинамики являются основой решения новых технических и прикладных проблем и создания новых технологий. Можно отметить СВС-технологии получения новых материалов; производство топливных элементов из отходов лесоперерабатывающей промышленности; организация внутрипластового горения для понижения вязкости нефти, применение бескорпусных твердотопливных газогенераторов для увеличения нефтеотдачи.

Проведены экспериментальные исследования влияния малоразмерных, вплоть до наноуровня, частиц порошка алюминия на задержку зажигания и скорость горения смесевых композиций. Показана возможность регулирования баллистических характеристик твердых топлив путем введения в их состав ультра- и нанодисперсных металлических добавок, применения смешанных окислителей. Получены результаты по исследованию зажигания гелеобразных топлив с экологически чистыми продуктами сгорания. Определены основные характеристики воспламенения и горения рассматриваемого класса топлив в расширенных диапазонах изменения внешних параметров (в частности, при давлении ниже атмосферного, при воздействии мощного лазерного излучения, в условиях высокочастотных колебаний в камере сгорания, при резком сбросе давления). Получены новые данные и рекомендации по компонентным составам высокоэнергетических материалов и баллистическим характеристикам применительно к энергоустановкам и газогенераторам различного назначения. Для повышения энергетических характеристик новых составов на бесхлорных окислителях использованы активные горючие-связующие и циклические нитрамины.

В рамках развиваемого нового научно-технического направления в области горения унитарных твердых (ракетных) топлив проведено обоснование возможности их зажигания непосредственно в водной среде. Выявлены физические предпосылки и необходимые условия подводного горения при комбинированном теплообмене, а также возможные режимы горения в водной среде плоского блока топлива в зависимости от угла наклона поверхности горения.

На основании изучения горения твердых топлив в различных условиях, в том числе непосредственно в водной среде, разработаны конкретные погружные системы, в частности малогабаритное подъемное устройство для использования водолазом (грузоподъемность до 250 Н) и глубоководное подъемное устройство (грузоподъемность до 50 кН). Эти системы успешно прошли натурные испытания на акваториях Охотского, Японского и Балтийского морей.

Одной из новых проблем, решенных в рамках теории горения и химической газодинамики, является прогнозирование загрязнения окружающей среды токсичными компонентами ракетных топлив при отделении отработанных ступеней ракет-носителей космического назначения. Отделяемые ступени при падении на землю и разгерметизации содержат значительный гарантийный запас топливных компонентов. Экспериментальные исследования динамики капель жидкости на модельных установках с использованием физико-математического моделирования эволюции облака капель позволили создать новые методы и компьютерные программы прогнозирования рисков загрязнения в районах падения фрагментов ракет «Протон-М» на территории Томской области.

На основе фундаментальных исследований в области горения высокоэнергетических материалов, содержащих нанопорошки металлов, разработаны принципиальная схема и модельный вариант нового ракетного двигателя космического назначения. Двигатель, работающий на обедненных компонентах жидких ракетных топлив с дополнительным введением высокоэнергетических металлических горючих, предназначен для увода с рабочих орбит отработанных фрагментов ракет-носителей (космического мусора).

Разработаны технологии получения новых материалов для ракетных двигателей на основе керамики. Технологии базируются на методе самоподдерживающегося высокотемпературного синтеза (СВС) и методе плазмохимического синтеза. Разработаны новые аддитивные технологии изготовления изделий из керамики.

По научному направлению Томской школы теории горения и химической газодинамики защищено более 20 докторских и 80 кандидатских диссертаций, подготовлена многочисленная плеяда высококвалифицированных инженеров-физиков – выпускников Томского государственного университета. Томская школа горения и химической газодинамики имеет традиционные творческие, научные и производственные связи со многими отечественными отраслевыми НИИ, КБ и НПО.