Главная – Журналы – Поиск по журналам

Проведено экспериментальное исследование тепловых процессов при газодетонационном нанесении покрытий. В этом процессе частицы напыляемого вещества перед соударением с мишенью разгоняются до скоростей 300 ÷ 500 м/с потоком продуктов детонации газовой смеси, температура которой достигает 4 200 °C. Вследствие интенсивного теплообмена температура частиц растет. Наиболее качественное покрытие получается при их нагреве до температуры, близкой к температуре плавления. Поэтому для оценки температуры нагрева частиц были измерены тепловые потоки со стороны продуктов детонации газовой смеси к их лобовой и боковой поверхностям методом, основанным на использовании эффекта Зеебека.

Представлена методика бесконтактной диагностики ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) методом рентгенографии. Проведено экспериментальное исследование по визуализации внутрикамерных процессов и определению скорости горения твердого топлива в модельном РДТТ Е-5-0 с помощью рентгенографического комплекса, состоящего из источника рентгеновского излучения и динамического рентгеновского детектора, расположенных на заданном расстоянии от объекта исследования. Экспериментально подтверждена возможность бесконтактного определения скорости горения топлива на основе анализа изменения уровней серого вблизи горящей поверхности. Показано удовлетворительное согласование результатов рентгенографии с другими способами определения скорости горения твердого топлива.

Исследовалось влияние углеродных добавок на скорость горения модельных смесевых ракетных топлив. Использовались составы пастообразного ракетного топлива, представляющего собой аналог смесевого твердого топлива с неотвержденным связующим. В качестве наноуглеродных добавок использовался детонационный наноалмаз (ДНА), в том числе термообработанный или раздробленный до размера 4 нм, а также многослойные углеродные нанотрубки, сажа, активированный уголь, графит, адамантан, графен. Из всех аллотропных форм углерода максимальный прирост скорости горения (23 %) обеспечила добавка 2 % ДНА с 2 % пластификатора (по массе). При этом температура продуктов сгорания снижается на ≈200 °C, что уменьшает вероятность прогара ракетного двигателя.

На основе физических оценок и экспериментальных результатов, полученных в последние годы, рассмотрен рост частиц за фронтом детонационной волны в конденсированных взрывчатых веществах. Основное внимание уделено резкому различию размеров частиц, связанному с наличием либо отсутствием водорода в составе взрывчатого вещества.

Разработана вычислительная методика моделирования ударно-волнового механизма формирования детонационной волны при взаимодействии быстролетящего тела (БЛТ) с горючей водородокислородной смесью, на 50 % разбавленной аргоном, при нормальных условиях. Рассматривались скорости БЛТ в диапазоне чисел Маха M = 3 ÷ 4, что меньше скорости детонации Чепмена --- Жуге в исследуемой смеси при нормальных давлении и температуре. Показано, что детонационная волна инициируется при скорости БЛТ, превышающей M = 3.9. При этом реализуется ударно-волновой механизм инициирования, когда детонационная волна формируется на ударной волне, отделенной от волны горения зоной индукции. Моделирование позволило выявить новый режим обтекания БЛТ потоком реагирующего газа. В диапазоне скоростей БЛТ M = 3.4 ÷ 3.85 формируется квазистационарный режим ударно-инициированного горения. Показано, что параметры потока, необходимые для прямого инициирования многофронтовой детонации БЛТ, согласуются с аналитическими оценками энергии инициирования.

С использованием оптических методов регистрации быстропротекающих процессов исследовалось течение за фронтом детонационных волн в смеси нитрометан/полиметилметакрилат (НМ/ПММА). Показано, что увеличение концентрации ПММА приводит к увеличению критического диаметра детонации, который, как и в чистом НМ, определяется возникновением волн срыва реакции на границе заряда с оболочкой. Использование высокоскоростной восьмиканальной шестнадцатикадровой электронно-оптической камеры НАНОГЕЙТ-22/16 позволяет детально изучить процесс пространственного возникновения и распространения волн срыва реакции, а также определить их характерный размер. Показано, что неустойчивое течение на краю заряда в смеси НМ/ПММА может быть стабилизировано добавлением аминов или стеклянных микросфер.

На основе модельных экспериментов исследованы подходы к численному моделированию распространения детонационной волны в каналах малого сечения, снаряженных взрывчатым веществом на основе тэна (пентаэритриттетранитрат), с учетом макроскопической кинетики детонации.

Получены однородные смеси гексогена, октогена, тэна, тротила, Fox-7, бензотрифуроксана различной дисперсности с инертным мягким полимером --- полисилоксаном (СКТ). Удельная поверхность кристаллических взрывчатых веществ (ВВ) варьировалась от 440 до 4 750 см²/г, содержание ВВ в смесях --- от 65 до 82 % (мас.). Из каждой бинарной смеси (ВВ/СКТ) формировались сплошные, практически беспористые плоские (круглые диаметром 40 мм и квадратные размером 40 × 40 мм) заряды различной толщины и удлиненные цилиндрические (шнуровые) заряды различного диаметра. Плоские и шнуровые заряды имели одинаковые состав, дисперсность и дефектность кристаллов ВВ, плотность. Экспериментально с точностью 0.05 мм определены критические толщины и критические диаметры детонации всех смесей. Условия испытаний --- плоские и шнуровые заряды без оболочек, расположенные на металлическом основании. Установлено практически постоянное отношение критического диаметра к критической толщине детонации, равное 1.83 ± 0.1. Учтена также ранее полученная зависимость критического диаметра детонации ВВ и взрывчатых смесей от пористости зарядов. Получено уравнение для корректного пересчета экспериментальной критической толщины детонации прессованных зарядов кристаллических ВВ с реальной пористостью в критический диаметр детонации высокоплотных зарядов. Это уравнение подтверждено дополнительно проведенными в данной работе испытаниями ряда индивидуальных ВВ различной дисперсности и известными литературными данными.

Проведены термодинамические расчеты характеристик взрывчатых составов на основе перхлората тетраметиламмония, оценена их чувствительность, определена теплота взрыва с измерением объема и анализом состава газообразных продуктов взрыва. Показана возможность создания перспективных взрывчатых составов, имеющих детонационную способность и механическую чувствительность в диапазоне тротил --- гексоген, с теплотой взрыва более 6 МДж/кг и содержанием водорода в газообразных продуктах взрыва более 50 % по объему.

Представлены результаты исследования взрывчатых составов при замене горючего наполнителя --- порошка алюминия на изготовленную методом механоактивации алюмоборсодержащую композиционную смесь. Термодинамические расчеты характеристик наполнителей и взрывчатых составов выполнены с использованием программного комплекса TERRA и базы данных NIST. Исследованы совместимость наполнителей с активными связующими и влияние наполнителя на детонационные характеристики, фугасное, метательное и бризантное действие модельных взрывчатых составов.