Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2007 номер 1

Численно исследовано распространение многоочаговых спиновых волн по образцу цилиндрической формы с соосным внутренним каналом в предположении отсутствия теплоотвода как от внешней поверхности образца, так и от поверхности канала. На примере двухочаговых спиновых волн показаны закономерности изменения характеристик спиновых волн (продольной и окружной скоростей, шага “винта”, максимальной температуры и периода) для ряда случаев: при изменении радиуса образца и постоянном радиусе канала, при изменении радиуса канала и постоянном внешнем радиусе цилиндра, при изменении обоих радиусов и постоянной толщине стенки образца.

Численно исследуется зажигание конденсированных веществ в результате воздействия электровзрыва. Анализируется влияние волнового процесса в образце на характеристики его зажигания. Приведены расчетные значения времени зажигания в зависимости от условий компоновки образца, его размеров и параметров инициирующего импульса. Выявлены особенности влияния гидродинамического процесса, вызванного электровзрывом в конденсированном реакционноспособном веществе, на протекание воспламенительного периода.

Рассматривается задача о зажигании полубесконечной пластины унитарного твердого топлива струей низкотемпературной плазмы, образующейся в воспламенительном устройстве под воздействием электрического разряда большой мощности. Особое внимание уделяется процессу образования и эволюции зон вынужденной газификации топлива под воздействием теплового потока, поступающего из плазмы в топливо. Их положение определялось выполнением двух условий — достижением поверхностью топлива температуры газификации и превышением теплового потока определенной “пороговой” величины.

В плоской и осесимметричной постановках определены тепловые потери при горении газообразных и конденсированных веществ. Получены обобщенные выражения для условий срыва горения веществ в зависимости от давления, а также границы устойчивости стационарных режимов горения конденсированных веществ. Показано соответствие теоретических зависимостей критического диаметра от давления экспериментальным данным по горению газовых смесей, жидких и твердых конденсированных веществ.

В результате термодинамического анализа системы “азид натрия — оксид алюминия” обнаружена возможность восстановления алюминия в таких смесях через цепь последовательных сопряженных реакций. Экспериментально показано, что в присутствии малых количеств диоксида кремния происходит экзотермическое взаимодействие оксида алюминия с азидом натрия, протекающее в режиме горения с выделением азота и образованием соответствующих нитридов и алюмосиликатов. В трехкомпонентной системе “азид натрия — оксид алюминия — оксид кремния” установлен верхний концентрационный предел горения (по содержанию азида натрия) при нормальных условиях.

Настоящая работа посвящена исследованию свойств высокодисперсного оксида, образующегося у поверхности горящих алюминизированных твердых топлив. Сформулирована общая физическая картина образования данных продуктов. В рамках этой картины показано, что формирование высокодисперсного оксида происходит вследствие реализации двух процессов: горения неагломерирующего металла в надповерхностной зоне газовой фазы и горения агломерирующего металла в поверхностном слое топлива. В первом случае горение осуществляется главным образом в гетерогенном режиме, а во втором — в газофазном режиме.

Исследовано влияние малых добавок (1.25÷5.00%) сверхтонких порошков алюминия (СТПА) на реологию модельных четырехкомпонентных энергетических конденсированных систем и их горение. Установлено снижение температуры разложения октогена под действием СТПА. Малые добавки СТПА позволяют увеличить скорость горения модельных энергетических конденсированных систем и снизить показатель степени ν в законе скорости горения, при этом реологические характеристики модельных топлив не ухудшаются.

При разработке новых высокоэффективных твердых ракетных топлив ультра- и нанодисперсные порошки окислителей и металлов рассматриваются как перспективные ингредиенты. Ультрадисперсный порошок перхлората аммония (ПХА) и наноразмерный алюминий были получены методом механоактивации и исследованы методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии, рентгенофазового и термического анализов. Показано, что энергия активации процесса окисления наноалюминия значительно ниже, чем для порошка микронного размера, а энергия активации стадии высокотемпературного разложения для стандартного ПХА превышает таковую для ультрадисперсного ПХА. Показатель степени в законе скорости горения снижается, а скорость горения возрастает на порядок при полной замене алюминия микронного размера наноалюминием в стехиометрических составах с ультрадисперсным ПХА.

Рассмотрено влияние теплопроводящего элемента на воспламенение и горение цилиндрического слоя безгазовой смеси с неадиабатической боковой поверхностью. Показано, что введение элемента с высокой теплопроводностью позволяет расширить область воспламенения безгазового состава накаленной поверхностью и увеличить скорость горения в условиях внешнего теплоотвода.

Повышение баллистической эффективности топлив и взрывчатых веществ является основной целью амбициозных исследовательских программ в области высокоэнергетических материалов. Совпадение приоритетов оборонного и космического секторов всегда держало на переднем плане научно-исследовательские разработки в области создания топлив. В связи с размыванием различий между ракетными топливами и артиллерийскими порохами, а также взрывчатыми веществами на первый план выходит возможность создания низкочувствительных боеприпасов, обладающих высокой эффективностью, а также проведение сопутствующих исследований в области ракетных топлив. В то же время усиление преобладания ракет в военных действиях и в космическом секторе заставляет обратить внимание на проблему загрязнения атмосферы хлорсодержащими продуктами горения современных топлив на основе перхлората аммония. В недалеком будущем произойдут значительные изменения в технологии производства высокоэнергетических материалов. В результате исследований, проведенных в данном направлении, появилось большое количество новых материалов. В статье представлен обзор последних работ, проделанных на переднем крае области создания новых перспективных высокоэнергетических материалов. Представлен глобальный сценарий развития окислителей, связующих, пластификаторов, а также материалов с высоким энергосодержанием и низкой чувствительностью.

Изложены принципы контактного катализа горения. Суть этого процесса заключается в том, что блочный катализатор, соприкасаясь с поверхностью образца горящего топлива, увеличивает скорость его горения и позволяет осуществить процесс управляемого горения при температуре 400÷600° с образованием большого объема газообразных продуктов различного состава, т. е. является основой создания низкотемпературных газогенераторов.

Зарегистрированы две стадии роста электропроводности продуктов детонации пластифицированного ТАТБ: быстрая, с характерным временем порядка 0.1 мкс, что соизмеримо с~временем протекания химических реакций, и следующая за ней, медленная, продолжающаяся 0.5÷1.0 мкс, вплоть до момента начала разгрузки образца. Показано, что в предположении о термическом механизме возникновения проводимости вторая стадия может быть следствием роста температуры, вызванного медленным энерговыделением в процессе роста углеродных наночастиц в продуктах взрыва.

Рассмотрены методики определения метательной способности взрывчатых веществ (ВВ). Показаны общие и отличительные особенности методик по торцевому метанию пластин и разлету оболочки. Приведены экспериментальные данные по метательной способности индивидуальных ВВ. Рассмотрено влияние металлизированных добавок на бризантное (метательную способность) и фугасное действие взрывчатых композиций. Предложен теоретический метод оценки метательной способности, и рассчитана метательная способность безводородных ВВ на основе экспериментальных данных по энтальпиям образования и плотности монокристаллов. Обсуждены и оценены предельные возможности органических ВВ по мощности и скорости детонации. Рассмотрены перспективные направления в изучении свойств ВВ.

Предложен метод измерения ударно-индуцированной электропроводности в электрически активных диэлектриках — пьезо- и сегнетоэлектриках. Приведены результаты измерения электропроводности в монокристаллическом кварце.

Численно и аналитически исследована задача о прохождении ударной волны вдоль облака частиц, прилегающего к твердой поверхности. В рамках равновесного приближения механики гетерогенных сред выполнен анализ волновой картины течения вблизи отражающейся от этой поверхности ударной волны. Аналитически получены условия перехода от регулярного к нерегулярному отражению от подложки преломленной ударной волны внутри облака. Результаты численного моделирования неравновесного течения в двухскоростном двухтемпературном приближении сопоставлены с данными, полученными в рамках равновесного приближения. Установлена близость неравновесного и равновесного течений при уменьшении размера частиц.

В рамках модели, двухскоростной, двухтемпературной, с двумя напряжениями смеси газа и контактирующих между собой твердых частиц, численно исследуется процесс динамического воздействия набегающей воздушной ударной волны на твердую стенку с расположенным перед ней на некотором удалении экранирующим слоем пористой порошкообразной среды. Описание процесса проводится для случая одномерного плоского движения газовой и дисперсной фаз с использованием предположения о вязкоупругом поведении скелета порошка. Рассматривается воздействие на пористый порошкообразный экран ударных волн ступенчатого типа. Анализируется влияние параметров экранирующего слоя и воздушного зазора на динамику нагружения экранируемой твердой стенки.