研究燃烧和消防安全

国际空间站的研究正在帮助科学家了解在不同环境中的蔓延和行为，并了解如何预防和扑灭太空。燃烧调查通过指导航天器舱材料的选择、增进对蔓延的了解以及确定最佳的灭火技术，有助于保障机组人员、设备和航天器的安全。这项研究还有助于地球上的消防安全，一些研究提高了我们对燃烧用途的理解，例如发电和为地面车辆提供动力。

微重力极大地影响火焰，并为研究燃烧提供了独特的环境。例如，在地球上，火焰中的热气体上升，重力将更冷、更稠密的空气拉到火焰底部，形成经典的形状和闪烁效果。在微重力下，这种流动不会发生，在空间站上，低动量火焰往往是圆形甚至球形。通过消除浮力的影响，微重力使研究人员能够更好地了解特定的火焰行为。

燃烧集成架(CIR)由NASA格伦研究中心开发和运营，为各种燃烧实验提供安全可靠的环境。不同的腔室插件可实现各种研究，包括支持火焰熄灭实验(FLEX)的多用户液滴燃烧装置、微重力实验高级燃烧(ACME)插件以及固体燃料点火和熄灭—生长和熄灭极限(SoFIE)室。

FLEX分析了灭火剂的有效性，发现了一种冷火焰，即燃料在可见火焰熄灭后在某些条件下继续“燃烧”。典型的火焰会产生二氧化碳和水，但冷火焰会产生一氧化碳和甲醛。更多地了解这些化学上不同的火焰的行为可能会导致开发出更高效、污染更少的车辆。地球上产生的凉爽火焰很快就熄灭了。由于它们在微重力下燃烧时间更长，科学家有机会研究它们。

FLEX-2研究了燃料液滴燃烧的速度、形成烟灰所需的条件以及液体燃料混合物在燃烧前如何蒸发。结果可能有助于使未来的航天器更安全，并提高地球上使用液体燃料的发动机的燃油效率。

ACME是一组六项独立研究，使用CIR来检查地球上燃烧过程中的燃料效率和污染物产生。该系列还着眼于通过更好地了解材料的可燃性来改善航天器防火。

ACME的一项调查“火焰设计”研究了不同火焰条件下产生的烟灰量。烟灰是含碳材料未完全燃烧时留下的碳残留物，会导致环境和健康问题，但对于某些用途来说是理想的。结果可以根据具体需要设计出具有或多或少烟灰的火焰，并且可能有助于创建更高效​​、污染更少的燃料燃烧设计。

ACME的燃烧速率仿真器(BRE)通过在特定条件下燃烧气体燃料来模拟固体和液体材料的可燃性。对59个BRE燃烧测试的分析提供了有关热流、火焰大小、燃料混合物流量的影响以及其他重要参数的数据。结果可以提高对材料可燃性的基本了解，并评估现有的可燃性测试方法在微重力下是否有效。

固体燃烧与抑制(BASS)是最早研究如何扑灭微重力下燃烧的燃料的研究之一。在太空灭火必须考虑火焰的几何形状、材料的特性以及扑灭火焰的方法，因为在地面上使用的方法可能无效，甚至使火焰变得更糟。

BASS-II检查了各种燃料样品的特性，以了解在适当的条件下，材料在微重力下是否能像在正常重力下一样燃烧。几篇论文报告了BASS-II的结果，其中包括火焰蔓延和燃料回归之间的差异以及火焰蔓延速率的比较。

SoFIE-GEL分析燃料温度如何影响材料的可燃性。研究人员报告说，实验观察结果与模型预测的趋势一致。这项研究是系列研究中的第一项，测试了各种燃料，包括平板、厚板、圆柱体和球体。

Saffire是在无人天鹅座货运飞船离开空间站后进行的一系列实验，这使得在不让机组人员面临危险的情况下测试更大规模的成为可能。微重力下火焰传播的结果可用于确定航天器中的热量释放速率，并表明降低压力会减慢火焰传播速度。

有限燃烧由国际空间站国家实验室赞助，检查不同形状的有限空间中的火焰传播。限制会影响特性和危险。研究人员报告了火焰与其周围墙壁之间相互作用的细节以及火焰的命运，例如增长或熄灭。这些结果为结构设计、消防安全规范以及太空和地球上的响应提供了指导。其他结果表明，根据条件，限制可以增加或减少固体燃料的可燃性。

FLARE是由JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)赞助的一项调查，也测试了材料在微重力下的可燃性。结果可以显着改善未来任务的消防安全。

火焰研究有助于确保太空人员的安全。这项研究还可能导致更有效的燃烧，从而减少污染物并产生更有效的火焰，用于地球上的供暖和运输等用途。

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