заключение совета (Воспламенение и стабилизация горения углеводородного топлива в высокоскоростных воздушных потоках в условиях низкотемпературной газоразрядной плазмы)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 501.001.66 НА БАЗЕФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА» ПО ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕУЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА НАУКаттестационное дело № ______________________решение диссертационного совета от 18 сентября 2014 г., № 8О присуждении Копылу Павлу Владимировичу, гражданину РФ, ученойстепени кандидата физико-математических наук.Диссертация «Воспламенение и стабилизация горения углеводородного топлива ввысокоскоростныхвоздушныхпотокахвусловияхнизкотемпературнойгазоразрядной плазмы» по специальности 01.04.08 – физика плазмы принята кзащите 5 июня 2014 г., протокол № 7, диссертационным советом Д 501.001.66 набазе Московского государственного университета имени М.В.

Ломоносова(119991, Москва, Ленинские горы, д.1), созданным 19.10.2007, приказ № 20481287.Соискатель Копыл Павел Владимирович, 1987 года рождения, в 2011 годуокончил физический факультет Московского государственного университетаимени М.В. Ломоносова, в 2014 году окончил аспирантуру физическогофакультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова,работает младшим научным сотрудником кафедры физической электроникифизического факультета Московского государственного университета имениМ.В. Ломоносова.Диссертация выполнена на кафедре физической электроники физическогофакультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.Научный руководитель – доктор физико-математических наук Шибков ВалерийМихайлович,профессоркафедрыфизическойэлектроникифизическогофакультета Московского государственного университета имени М.В.

Ломоносова.Официальные оппоненты:2Климов Анатолий Иванович, доктор физико-математических наук, заведующийотделом физики и химии гетерогенных плазменных потоков, Объединенныйинститут высоких температур Российской академии наук,Бережецкая Наталья Константиновна, кандидат физико-математических наук,старший научный сотрудник отдела физики плазмы, Институт общей физикиимени А.М. Прохорова Российской академии наукдали положительные отзывы на диссертацию.Ведущая организация Московский радиотехнический институт Российскойакадемии наук в своем положительном заключении, подписанном заместителемгенерального директора ОАО «МРТИ РАН» по научной работе, доктором физикоматематических наук Есаковым И.И.

и заместителем директора НТЦ-3 ОАО«МРТИ РАН», доктором физико-математических наук Раваевым А.А. иутвержденном генеральным директором ОАО «МРТИ РАН» Хохловым М.В.указала, что рецензируемая диссертационная работа Павла ВладимировичаКопыла «Воспламенение и стабилизация горения углеводородного топлива ввысокоскоростныхвоздушныхпотокахвусловияхнизкотемпературнойгазоразрядной плазмы» отвечает всем требованиям «Положения о порядкеприсуждения ученых степеней» ВАК РФ, предъявляемым к кандидатскимдиссертациям, а ее автор заслуживает присуждения ему искомой степеникандидата физико-математических наук по специальности 01.04.08 – Физикаплазмы.Соискатель имеет 27 опубликованных работ, все по теме диссертации, в томчисле 5 работ, опубликованных в рецензируемых научных изданиях.

Во всехработах приводятся результаты, полученные непосредственно соискателем. Вкладсоискателя в работы является определяющим. Основные публикации:- А.Ю.Бауров, Л.В.Шибкова, В.М.Шибков, П.В.Копыл, О.С.Сурконт. Внешнеегорениевысокоскоростныхмногокомпонентныхвоздушно-углеводородныхпотоков в условиях низкотемпературной плазмы.

// Вестник Московскогоуниверситета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2013. № 4. СС. 28-33.3- П.В.Копыл, О.С.Сурконт, В.М.Шибков, Л.В.Шибкова. Стабилизация горенияжидкого углеводородного топлива с помощью программированного СВЧ-разрядав дозвуковом воздушном потоке. // Физика плазмы. 2012.

Т. 38. № 6. СС. 551–561.-В.М.Шибков,Л.В.Шибкова,А.А.Карачев,П.В.Копыл,О.С.Сурконт.Пространственно-временная эволюция горения в условиях низкотемпературнойгазоразрядной плазмы жидкого спирта, инжектируемого в воздушный поток. //Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2012. № 1.СС. 141-145.- В.М.Шибков, Л.В.Шибкова, П.В.Копыл, О.С.Сурконт. Воспламенение тонкихжидких углеводородных пленок с помощью поверхностного СВЧ-разряда,создаваемого в режиме парных импульсов. // Вестник Московского университета.Серия 3. Физика. Астрономия.

2012. № 3. СС. 68-71.- В.О.Герман, А.П.Ершов, П.В.Козлов, Г.А.Любимов, П.В.Копыл, О.С.Сурконт.Зондовая диагностика свободногорящей дуги в атмосфере. // Теплофизикавысоких температур. 2009. Т. 47. № 4. СС. 505-515.На диссертацию и автореферат поступили отзывы:Отзыв на автореферат ведущего научного сотрудника лаб.№14 Институтанефтехимического синтеза имени А.В.Топчиева РАН (ИНХС РАН), к.ф.-м.н.Шахатова В.А.Отзыв на автореферат ведущего научного сотрудника Физико-технологическогоинститута РАН (ФТИАН РАН), д.ф.-м.н. Руденко К.В.Отзывы положительны.

В отзыве В.А.Шахатова указывается, что наиболеесущественнымирезультатами,полученнымиличноавтором,являются:реализация и исследование стабилизации плазменно-стимулированного горенияпропан-воздушногосверхзвуковомипотоках,спирт-пропан-воздушногоатакжеустановлениетопливфакта,вдозвуковомчтовиусловияхпрограммированного гибридного разряда полнота сгорания не активированногожидкого спирта достигает 80% и более при температуре 2000 К. Отмечается, что кработе имеются небольшие редакционные замечания, касающиеся оформленияавтореферата (какие именно не уточняется).4В отзыве К.В.Руденко отмечается большой объем экспериментальной работы,выполненной автором как в части методик и постановки сложного физическогоэксперимента, так и в части систематического анализа полученных данных.Подчеркивается также, что диссертационная работа П.В.Копыла, имеющая какнаучную,такиприкладнуюценность,несомненнобудетпрактическивостребована при разработке реактивных двигателей гиперзвуковых летательныхаппаратов.

Замечаний в отзыве не содержится.Выбор официальных оппонентов и ведущей организации обосновывается тем, чтооппонентыявляютсяспециалистамивобластифизикиплазмы,имеютпубликации по указанной тематике, а ведущая организация широко известнасвоими достижениями в области физики плазмы и сверхзвуковой плазменнойаэродинамики.Диссертационный совет отмечает, что на основании выполненныхсоискателем исследований:1.

Разработан и создан диагностический комплекс измерения полноты сгорания,степени ионизации и температуры пламени, возникающего в условиях плазменностимулированного горения газообразного и жидкого углеводородного топлива вдозвуковыхисверхзвуковыхвоздушныхпотокахнаповерхностидиэлектрической пластины и внутри гладких аэродинамических каналовразличной конфигурации.2. Впервые реализована стабилизация внешнего горения многокомпонентных(воздух-спирт-пропан) топлив на поверхности диэлектрической пластины вусловиях высокоскоростных воздушных потоков. Показано, что при сгоранииспирта тепловые потоки возрастают в 7 раз, пропана – в 15 раз по сравнению степловыми потоками от разряда, создаваемого в высокоскоростном воздушномпотоке без инжекции топлива.

Концентрация электронов, измеренная нарасстоянии 10 см вниз по потоку от электродов, составляет 109 см-3 при созданииразряда в потоке воздуха, тогда как при горении спирта достигает 2×1011 см-3,пропана–3×1011см-3.Экспериментальнопоказано,чтовусловияхкомбинированного разряда (СВЧ разряд и разряд постоянного тока) в дозвуковомпотоке реализуется полное (95-100 %) сгорание газообразных углеводородов.

В5условиях сверхзвуковых потоков полнота сгорания пропана достигает 90-95 %, аспирта – 80 %.3. Реализована стабилизация горения пропана в сверхзвуковом потоке воздухавнутри гладкого (без использования застойных зон) аэродинамического канала сприсоединенным воздуховодом при атмосферном давлении окружающеговоздуха. Показано, что температура внутри канала нарастает вниз по потоку от1400 К на расстоянии 10 см от разрядной области до 1900 К на выходе из канала.Температура пламени остается постоянной и равной приблизительно 1900 К ещена расстоянии 15 см после выхода потока пламени из канала, а затем резко падает.4.

Впервые в расширяющемся (без выходного сопла) аэродинамическом канале сприсоединенным воздуховодом исследована эффективность по величине тягисверхзвуковогоплазменно-стимулированногогоренияпропан-воздушноготоплива в зависимости от эквивалентного отношения для пропана припостоянных величинах секундного массового расхода воздуха и вкладываемой вразряд электрической мощности.

Экспериментально показано, что с ростомэквивалентного отношения для пропана от 0.55 до 0.75 измеренная тягаувеличивается от 20 до 45 Н.5.Вусловияхплазменно-стимулированногогоренияврасширяющемсяаэродинамическом канале, снабженном выходным соплом, при секундноммассовом расходе воздуха 105 г/с и пропана 4.9 г/с (эквивалентное отношение дляпропана 0.75 – бедная смесь) реализована тяга 50-55 Н при максимальновозможной тяге 60 Н.Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что былиразработаны новые и модифицированы стандартные контактные и бесконтактныеметодикиизмеренияполнотысгораниятоплива,степениионизацииитемпературы пламени, которые могут быть использованы в дальнейшихисследованиях в области плазменной аэродинамики.Значение полученных соискателем результатов исследования для практикиподтверждается тем, что внедрение быстрого плазменно-стимулированноговоспламенения сверхзвуковых воздушно-углеводородных потоков и оптимизациярежима горения топлива позволит существенно уменьшить продольные размеры.