プロメテウスはとても誇りに思うでしょう。 NASAの実験の一環として、人間は国際宇宙ステーション（ISS）に火を持ち込み、非常に低い重力で炎がどうなるかを確認しました。 Flame Extinguishment-2（FLEX-2）と呼ばれる実験は、さまざまな液体燃料の燃焼方法と生成物に関する知識を向上させ、よりクリーンで効率的な燃焼エンジンを作成できるようにすることを目的としています。
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2009年に宇宙ステーションに設置されたFLEX-2は、宇宙のユニークな条件を利用して燃焼の研究を簡素化します。 微小重力では、液体燃料はほぼ完全に丸い液滴を形成します。 これらの球体が発火すると、炎がボールで燃え、科学者にモデルと計算を実行するためのよりクリーンなジオメトリが与えられます。
FLEX-2チームの共同研究者であるコーネル大学のC. Thomas Avedisian氏は、このレベルの単純さを達成することは決して偉業ではなかったと言います。 「私は、これが液体燃料用に作成するのが最も難しい燃焼構成であると主張します」と彼は言います。 「この実験は数十年かけて完璧になり、80年代半ばまでさかのぼります。」
上のビデオに見られる最新のテストでは、FLEX-2チャンバー（内部のパン箱程度）に、地球の表面の空気をシミュレートするように設計された酸素と窒素の加圧混合物が充填されています。 ニードルは、イソオクタンとヘプタンの半分である3ミリメートルの液滴を分注します。 この化学醸造は、ガソリンのより簡単な代役として機能します、とAvedisianは言います。 通常、2つの液体は同じように燃えますが、ガソリンには非常に多くの異なる化合物が含まれている可能性があるため、その挙動をモデル化することは困難です。
2本のワイヤループが電流を流して液滴を発火するまで加熱し、約2000ケルビンで燃える青い炎の光るボールを点火します。 だまされてはいけません。燃える球体が突然星空に運ばれることはありません。 チャンバーライトは炎をより見やすくするために消えますが、ビデオセンサーの小さな欠陥によって引き起こされる画像の斑点をよりはっきりさせます。 燃焼が終わると炎の球が振動し始め、クラゲが泳ぐようにチャンバー内を脈動しているように見えます。 最終的に、ボールは非常に多くの熱を放射し、熱く燃える炎が消されます。
Avedisianと彼のチームは、このようないくつかのテストを実行し、燃料の種類とドロップサイズを組み合わせて、さまざまな効果を確認しました。 コーネルのラボにルーティングされたビデオフィードを介してリアルタイムで初期設定を制御し、自動テストがコースを実行するのを見ることができます。 ラボチームは、同様の実験を地上で実行し、燃料が自動車のエンジン内に噴射されるときに作成されるマイクロスケールの品種に近いサイズの液滴を調べます。 地球上の低重力をシミュレートするために、コーネルチームは水滴を落とします。彼らは25フィートの自由落下チャンバーに燃えるオーブを送り、途中で撮影します。
宇宙実験で形成された液滴により、チームはより大きなスケールで燃焼物理を確認し、結果を地球で行われたテストと比較できます。 やや不可解な発見の1つは、水滴が十分に大きい場合（約3ミリメートル以上）にのみクラゲスタイルのパルスが発生し、常時発生しないことです。 「火炎の振動は本当によく理解されていません」とアヴェディシアンは言います。
最終的に、空中に浮かぶ火の玉を調べると、燃料をよりきれいに燃焼させる方法が明らかになる可能性があります。 「私たちが考えているのは、低温または「冷たい炎」の燃焼ゾーンがあることです。炎が見えなくても液滴はまだ燃えています」とアヴェディシアンは言います。 このゾーンでは、火は約600〜800ケルビンで燃えています。
「エンジンメーカーは、低温炎化学の使用を伴う汚染を減らす方法を研究しており、その化学は高温炎化学ほどよく理解されていません」と、カリフォルニア大学のFLEX-2の主任研究者Forman A. Williamsが追加します。 、 サンディエゴ。 「ISSの実験で発見した冷たい炎を研究することで、その化学的性質をよりよく理解できるようになる可能性があります。これは、エンジンメーカーの設計に役立つ可能性があります。」
