Топливная ячейка — это сборная конструкция гранул твердого топлива, предназначенная для удобства их хранения. Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к конструкциям сгорающих зарядов твердого топлива. Это устройство можно применить в двигателях глубокого регулирования тяги, а также в авиационной технике и ракетостроении, например, в беспилотниках, для газогенераторов. Топливная ячейка, созданная изобретателем из ПНИПУ, не подвержена разрушению от воздействия окружающей среды и сохраняет первоначальный качественный состав топлива на десятки лет.
На исследование выдан патент. Твердая ячейка из твердотопливных гранул имеет цилиндрический корпус. Форма гранул сферическая или овально-сферическая, и в одной топливной ячейке находятся гранулы разного размера, благодаря чему они относительно плотно прижаты друг к другу. Прототипом этой разработки послужил твердотопливный заряд газогенератора, однако у него, в отличие от твердой ячейки, были существенные недостатки – сложность упаковки с использованием термосварки и наличие только центрального канала, который не обеспечивает образование оптимальной топливно-воздушной смеси.
Главный специалист высшей школы авиационного двигателестроения ПНИПУ Михаил Веснин объясняет, что разработанная им топливная ячейка является полноценным эквивалентом жидкостного ракетного двигателя, но без лишнего затратного и энергоемкого обвеса. Высокая плотность упаковки гранул в топливной ячейке и малый объем межгранулярных полостей обеспечивает высокие энергетические характеристики, при сравнении на единицу массы, с жидкими топливами.
Вместе с тем важно отметить, что разработка является расходным материалом для реактивного двигателя. После использования ее необходимо заменять на новую. «Предлагаемая топливная ячейка может быть использована как в одноразовых изделиях (противоградовая ракета), так и в многоразовых двигателях, при этом замена топливной ячейки в двигателе возможна в полевых условиях без применения специального оборудования. Например, открыл топливный модуль высокоскоростного дрона, очистил вручную бак от отходов, вставил новую топливную ячейку, закрыл», – говорит главный специалист высшей школы авиационного двигателестроения ПНИПУ Михаил Веснин.
Новое изобретение позволяет решить сразу несколько проблем. Плотная упаковка топливных гранул увеличивает удельную массу топлива на единицу объема и обеспечивает высокие энергетические характеристики. То есть снижается расход топлива и увеличивается мощность. Топливная ячейка на гранулированном твердом топливе может храниться годами без специальных условий и не менять свои свойства, в отличие от жидкого топлива, требующего дорогостоящего хранения.