在外层空间的火灾

改善太空中的消防技术,在地球上获得燃料燃烧的更好理解是一系列关于国际空间站的一系列实验的重点,由加州大学圣地亚哥大学工程学院教授领导。从2009年3月到2011年12月,第一轮实验率先。1月份第二轮开始,并设定为持续一年或更长时间。

在外层空间的火灾
太空中的火灾很难推出

机械和航空航天工程教授Forman Williams一直致力于自20世纪70年代以来与美国国家航空航天局的消防研究和消防安全。但是,你不会在空间站找到他。该实验是通过克利夫兰NASA的John Glenn Research Center遥控器进行的。威廉姆斯和同事于普林斯顿,康涅狄格大学和康奈尔州戴维斯,分析了他们家庭机构的结果。他们将根据今年夏天在波兰研讨会上基于本夏天的第一个试验的调查结果。

“研究导致更好地了解火灾行为,”威廉斯说。 “更好的理解最终导致更好的安全设计。”

所有实验均在位于国际空间站的命运模块的腔室中进行。腔室是一块称为燃烧集成架的设备的一部分,大致尺寸为5.5英尺的书柜,重量接近560磅。机架用传感器填塞,并配备了记录实验的摄像机。该腔室配备有称为多用户液滴燃烧装置的装置,该装置可以在不同的大气条件下从不同燃料产生和点燃液滴。

空间站的防火安全

从2009年3月到2011年12月,尚未称为Flex的火焰灭火实验。目标是更好地了解在空间工艺上发生火灾,在那里没有上升或向下,大气和压力紧密控制。最终目标是改善太空中的消防技术。

为了帮助了解火焰在太空中的行为和燃烧,Flex的研究人员点燃了一小滴庚烷或甲醇。当燃料的小球体约20秒时,它被球形对称的火焰吞噬。液滴缩短直至火焰熄灭或燃料耗尽。

空间中的火焰可以在较低的温度下燃烧,以较低的速度和氧气较少,而不是正常重力。这意味着用于熄灭火灾的材料必须以更高的浓度存在。来自风扇在航天器中的风扇中的空气慢速流动可以使火焰变得更快。

空间站配备二氧化碳灭火器,因此研究人员研究了燃料液滴在不同量的二氧化碳的存在下如何燃烧。此外,当没有足够的氧气来点燃时,环境空气可以完全消防安全。该阈值称为限制氧指数。威廉姆斯和同事针对空间站的甲醇和庚烷定位了这一指标。

燃料燃烧实验

威廉姆斯目前正在研究一个新的一系列实验,称为Flex-2,旨在重新创建更接近燃烧发动机实际发生的事件的条件。调查结果可能导致新设计用于含有较小碳足迹的清洁燃料,并在其他应用中发出较少的污染物。

虽然原始的Flex实验只有一个组件看燃料,但Flex-2将在具有两个组件的燃料上运行测试,更类似于现实生活条件中使用的燃料,通常具有多个组件。虽然Flex检查了单燃料液滴的行为,但新一轮测试也将看出两个燃料液滴的相互作用。

但威廉姆斯表示,他并不是用原始的Flex实验完成的。他和同事仍然需要解释他们所观察到的一些。例如,当燃料液滴熄灭时,液滴应该停止收缩,因为燃烧基本上已经停止。但在Flex实验期间大约十几种情况下,庚烷液滴保持与火焰仍然燃烧的速度相同的速度。威廉姆斯在过去的50年里研究了燃烧,他说他从未见过这样的东西。

这不是威廉姆斯的第一轮测试将在太空中运行。他的工作包括几个实验,在美国航天飞机货湾飞行的科学模块上跑上Spacelab。燃烧科学的圣杯是围绕燃料液滴的火焰,看起来像一个完全对称的球体。这很难在地球上实现。然而,它是微匍匐的常见发生。威廉姆斯表示,球形对称使得更容易观察液滴行为并制作解释它的计算。

在航天飞机任务期间,他和同事们曾经在阿拉安斯维尔的马歇尔太空飞行中心的时钟周围工作。威廉姆斯和同事们还将家人带到Cape Canaveral,观看1997年7月的航天飞机哥伦比亚休假携带他们设计的微争夺燃烧实验。

威廉对燃烧的兴趣追溯到普林斯顿的本科日。他正在采取研究生级课程。他的教授在黑板上写出了燃烧的保护方程。 “当我意识到他们是多么复杂时,我对自己说,在那里有足够的终身让我一生,”威廉姆斯解释道。

Flex和Flex-2实验的Willams的同事是:普林斯顿的Frederick烘干机;康涅狄格大学的门崔;本杰明肖在UC戴维斯;汤姆·康奈尔; Vedha Nayagam在国家空间勘探研究中心; Michael Hicks,Daniel Dietrich等来自Nasa的Glenn Research Center。

观看一个Flex实验之一的视频:液滴直径为4毫米,没有支撑纤维。液滴部署在辐射灭绝前进行了短暂的烧伤。灭火后,从冷凝蒸汽云和散射背光的速度发生余辉。这种余辉现象通常发生在辐射灭绝之后发生。 (NASA / JSC)。



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