空间站微重力燃烧研究现状与展望

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1、第２１卷第６期载人航天Ｖｏｌ．２１Ｎｏ．６２０１５年１１月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＮｏｖ．２０１５空间站微重力燃烧研究现状与展望张璐，刘迎春（中国科学院空间应用工程与技术中心，北京１０００９４）摘要：报告了近十年国外针对空间微重力燃烧科学的战略规划，综述了在国际空间站上已经进行的微重力燃烧实验内容，分析了实验的意义和取得的成果，例如冷焰的产生。概述了即将开展的实验。最后考虑我国国情和研究基础，提出了我国微重力燃烧科学的关键问题及发展方向：以解决航天工程的重大需求为目标，兼顾对燃烧基本过程和规律的科学研究

2、；注重与载人航天器防火安全直接相关的应用基础研究，注重与节能减排相关的应用研究。关键词：微重力；燃烧；燃料；空间站；防火安全中图分类号：ＴＫ１６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１５）０６-０６０３-０８ResearchStatusandOutlookofMicrogravityCombustioninSpaceStationＺＨＡＮＧＬｕ，ＬＩＵＹｉｎｇｃｈｕｎ（ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐａｃｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃ

3、ｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｉｃｐｌａｎｓｏｆｆｏｒｅｉｇｎｓｐａｃｅｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｃｉｅｎｃｅｉｎｒｅｃｅｎｔｔｅｎｙｅａｒｓｗｅｒｅｒｅｐｏｒｔｅｄ．ＴｈｅｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａ-ｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ

4、ｓｕｃｈａｓｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｏｌ-ｆｌａｍｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｉｍｐｅｎｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｕｌｌａｃ-ｃｏｕｎｔｏｆＣｈｉｎａ＇ｓｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｆｅａｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｋｅｙｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｙｔａｒｇｅｔｅｄｔｈｅｎｅｅｄｓ

5、ｏｆｓｐａｃｅｐｒｏｊｅｃｔｓａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｌａｗｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｓｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｆｉｒｅｓａｆｅｔｙｉｎｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｃｒａｆｔｗａｓｅｍｐｈａｓｉｚｅｄａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｅｄｒｅ-ｓｅａｒｃｈａｎｄｒｅｌａｔｅｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｗｅｒｅｆｏｃｕｓｅｄｕｐｏｎ．Keywords：ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ

6、；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｆｕｅｌ；ｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎ；ｆｉｒｅｓａｆｅｔｙ别，正常的燃烧产物为烟尘、二氧化碳和水，而冷１引言火焰的燃烧产物为一氧化碳和甲醛。人们很早就认识到重力对燃烧过程有着重要燃烧的复杂过程，使得以数学公式来解释的影响，特别是通过浮力对流影响火焰中热和物质经典燃烧理论往往忽略了重力因素。微重力条件［３-６］的传输速率，从而直接影响火焰结构、火焰稳定、下的燃烧相比常重力燃烧具有一些特征：燃烧［１-２］火焰传播和熄灭等一系列燃烧基本现象。在过程的自然对流减弱甚至消除，由流动产生的白地面，在一系

7、列复杂的物化作用下，重力让火焰有紊化和不稳定性会减弱，有利于研究静止或低速了重心，并使其具有一定的形状，重力场使得火焰流动状态的燃烧；热辐射、静电力等一系列因为浮形成“液滴”状，而在微重力条件下火焰呈圆形。力及其诱导效应掩盖的基本效应和现象能更加突常重力与微重力燃烧的化学反应过程也存在差出的表现出来；重力沉降的消除，可形成没有悬挂收稿日期：２０１５-０５-０４；修回日期：２０１５-１０-２２作者简介：张璐（１９８５－），男，博士，副研究员，研究方向为空间科学战略。Ｅ-ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｌｕ＠ｃｓｕ．ａｃ．ｃｎ６

8、０４载人航天第２１卷的液滴、颗粒、液雾和粉尘燃料群；能有效扩大燃理与燃烧实验作为重点开展了大量研究，已经获［１５-１７］烧的时空尺度。利用微重力燃烧的特点，能进一得丰富的实验结果。美国和日本更是规划步细化燃烧研究的参数，深化对燃烧的认识，完善出了详细的发展蓝图，在航天器防火安全和燃烧燃烧的模型，验证一些在地面上无法论证的燃烧科学基础问题两个方面计划开展大量的研究工［１８-