Научный коллектив политеха, в состав которого вошли Валерий Трушляков, Владислав Урбанский и Урал Абдрахимов, предложил способ нейтрализации остатков жидкого топлива и безвредного для окружающей среды их сброса из торового бака отработавшей ступени ракеты-носителя типа «Союз-2».
Опасность для экологии, как отметили политехники, представляют невыработанные остатки жидкого топлива – прежде всего пероксид водорода (ПВ), который используется для работы газогенератора ракетного двигателя бокового блока ракеты-носителя типа «Союз-2».
Валерий Трушляков, профессор кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ:
«Известно, что в 70% случаев падения боковых блоков ракет-носителей типа «Союз-2» происходят пожары из-за пролива остатков невыработанного топлива. После падения отработавшего бокового блока ракеты и разгерметизации торового бака жидкие остатки ПВ проливаются и взаимодействуют с элементами конструкции бокового блока ракеты, что приводит к экзотермической реакции разложения жидких остатков ПВ».
Ученые предложил метод «пассивации» жидких остатков ПВ путем их вытеснения через специальную сливную магистраль с использованием остаточного давления наддува. Была предложена система слива жидких остатков ПВ, включающая установку дополнительного клапана и управляющего устройства, которое запускает процесс слива после отделения ракеты от центрального блока и начала ее вращения на пассивном участке траектории. Для того чтобы оценить возможность реализации предложенного способа пассивации остатков топлива, было проведено математическое моделирование в программном продукте Ansys Fluent.
Моделирование показало, что при вращении бокового блока с угловой скоростью 3 радиуса в секунду жидкие остатки ПВ устойчиво скапливаются у заборного устройства бака. Оценки показали, что основная масса ПВ (около 90%) может быть эффективно удалена за счет остаточного давления в течение 45 секунд. Еще около 10% жидких остатков испаряется и замерзает при снижении давления.
Проведенное исследование подтверждает возможность безопасного удаления остатков ПВ с использованием остаточного давления наддува, что способствует снижению экологического риска и уменьшению вероятности пожаров в районах падения отработавших ступеней ракет-носителей. Разработанная методика может быть применена для улучшения экологической безопасности современных и разрабатываемых перспективных ракет-носителей.
Исследования проведены при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале «Космонавтика и ракетостроение».