Главная – Журналы – Поиск по журналам

Предложена математическая модель, позволяющая рассчитать амплитуду вынужденных колебаний давления в камере сгорания жидкостного ракетного двигателя, вызванных периодическим изменением площади критического сечения сопла с учетом акустических свойств зоны горения. Приведены результаты расчетов для ряда частных случаев.

Выполнена экспериментальная проверка возможности реализации схемы газогенератора, в котором процесс тепловыделения регулируется подачей газообразного окислителя. В качестве горючего использовались газообразный водород, жидкий бензин и твердый уротропин (сухой спирт). Показано, что при горении различных видов горючего работа газогенератора предлагаемой схемы является устойчивой, давление в камере сгорания газогенератора не превышает давление подачи окислителя и четко соотносится с изменением расхода окислителя. Расчеты по квазистационарной модели позволили определить все параметры процесса, включая те, которые не измерялись в эксперименте. В частности, установлено, что температура продуктов сгорания составляет 600Г÷1900 К, а из газогенератора выходит высокотемпературная смесь, содержащая непрореагировавшее горючее (коэффициент избытка воздуха α= 0.55Г÷2.30).

Методом зондовой молекулярно-пучковой масс-спектрометрии исследована химическая структура пламени октогена при горении в воздухе при давлении 1 атм. Вблизи поверхности горения впервые зарегистрированы пары октогена. Всего в пламени октогена идентифицировано 11 веществ (H₂, H₂O, HCN, N₂, CO, CH₂O, NO, N₂O, CO₂, NO₂ пары октогена) и измерены профили их концентраций. Характер горения октогена нестабильный. На профилях концентраций веществ зарегистрированы периодические пульсации, связанные с изменением скорости горения октогена. Структура пламени октогена на различных расстояниях до поверхности горения определена с использованием среднего значения скорости горения. Выделены две основные зоны химических реакций в пламени. В первой зоне шириной ≈0.8 мм, прилегающей к поверхности горения, происходят разложение паров октогена и реагирование NO₂, N₂O и CH₂O с образованием HCN и NO. Во второй зоне шириной ≈0.8Г÷1.5 мм идет реакция окисления HCN оксидом азота с образованием конечных продуктов горения. Проанализирован состав конечных продуктов горения. Установлена брутто-реакция газификации октогена при давлении 1 атм. Проведены анализ и сравнение величин тепловыделения в конденсированной фазе, рассчитанных с помощью брутто-реакции газификации и уравнения теплового баланса на поверхности горения (с использованием литературных данных микротермопарных измерений).

Впервые проведено исследование закономерностей фильтрационного горения слоевой пористой засыпки, состоящей из чередующихся слоев смеси Ti+0.5C и титанового порошка при вынужденной спутной фильтрации азота. Протекание газа через образец обеспечивалось вакуумным насосом, подсоединенным к нижнему торцу засыпки. Наличие спутного потока газа кардинально меняет характер распространения фронта горения, структуру и состав получаемых продуктов. Слои, состоящие из карбонитрида и нитрида титана, составляют единое целое. Проведенные эксперименты закладывают научные основы для получения новых слоистых и композиционных керамических материалов в режиме динамического фильтрационного горения.

Представлена методика исследования эволюции монодисперсных частиц методом гашения/отбора, основанная на сопоставлении параметров совокупности частиц до и после горения. Для создания горящих 100-микронных алюминиевых агломератов использовали включения металлизированного топлива в форме цилиндров ∅130Г—150 мкм, внедренные в безметалльное топливо. В экспериментах со 100-микронными частицами алюминия последние также были внедрены в безметалльное топливо. Описаны процедуры гранулометрического и морфологического анализов частиц, определения их плотности, расчетов времени горения и времени пребывания в пламени.

Методом гашения/отбора исследована эволюция монодисперсных 100-микронных алюминиевых агломератов и сплошных частиц в пламени продуктов горения смесевого топлива при давлениях 0.7Г÷8 МПа. Время пребывания частиц в пламени варьировалось в диапазоне 6Г÷170 мс, тогда как расчетное время их горения ≈25 мс. Эволюция горящей частицы связана с расходованием металлического алюминия и накоплением оксида в форме колпачка, который после полного выгорания алюминия трансформируется в финальную сферическую частицу оксида. Измерена плотность финальных частиц оксида. Определено соотношение диаметров и масс начальной частицы металла и финальной оксидной частицы. Путем сравнения начального количества частиц металла и финальных частиц оксида получены данные о фрагментации частиц при горении. Существенных различий в исследованных характеристиках горения агломератов и сплошных частиц размером 100 мкм не выявлено. Установлено, что чем меньше размер горящей частицы, тем меньше оксида накапливается на частице и тем больше его уносится в виде оксидного дыма. Для 100-микронных частиц доля накопленного оксида составляет ≈0.1 от всей массы образованного оксида.

Установлено, что горение смесей азида натрия с оксидом алюминия и дихроматом калия на нижнем пределе по содержанию дихромата происходит в хаотичном автоколебательном режиме. Модификация структуры исходной смеси за счет увеличения размеров частиц дихромата от 40Г÷60 до 250Г÷500 мкм привела к значительной стабилизации параметров ее горения. В результате снижения энергоемкости составов на основе азида натрия удалось значительно уменьшить количество посторонних примесей и аэрозолей в генерируемом азоте. В рамках эстафетной модели горения гетерогенных систем показано, что в данных условиях скорость горения таких составов определяется временем нагрева до температуры зажигания частиц дихромата калия от соседних горящих частиц.

Экспериментально исследованы зависимости энергетических порогов и задержек зажигания прессованных образцов стехиометрической пиротехнической смеси перхлората аммония и ультрадисперсного алюминия от диаметра пятна облучения лазерным импульсом миллисекундной длительности. Обнаружен ярко выраженный размерный эффект. Найден характеристический размер, определяющий границу между широким и узким пучками воздействующего лазерного импульса. Обсуждается влияние оптических свойств исследуемого состава на ход размерных зависимостей. Рассмотрена связь между природой размерного эффекта и закономерностями светорассеяния в объеме порошкообразных пиротехнических смесей.

В двумерной нестационарной постановке сформулирована математическая модель непрерывно вращающейся детонационной волны в натекающем сверхзвуковом потоке в кольцевой камере сгорания. Исследована динамика волны в камере в случае газовой водородокислородной смеси. Впервые численно показана возможность реализации при сверхзвуковой скорости потока на входе в диффузор непрерывной спиновой детонации, исследована структура поперечных детонационных волн и область их существования в зависимости от числа Маха потока.

Методом меченых атомов проведено изучение синтеза наноалмазов, образующихся при детонации смесевых взрывчатых веществ. Исследованы сплавы тротила с гексогеном, октогеном, тэном, бензотрифуроксаном. Показано, что во всех случаях основная доля наноалмазов образуется из углерода ТНТ. Сделан вывод, что за время химической реакции в детонационной волне, распространяющейся в гетерогенных взрывчатых веществах, равновесные параметры не успевают установиться. В гомогенной смеси ТНТ/тэн отдельные компоненты реагируют совместно с образованием общих продуктов.