Выполнен теоретический анализ возможных режимов фильтрационного горения и исследованы закономерности перехода между режимами при изменении параметров системы. Построено разбиение плоскости параметров начальное давление – коэффициент фильтрации на области существования различных режимов. Показано, что при сверхстехиометрических начальных давлениях, когда в порах достаточно газа для полного превращения твердого реагента, существует область параметров, в которой горение происходит в поверхностном режиме. При еще более высоких начальных давлениях обнаружен новый режим горения – бимодальный, который сочетает в себе черты послойного и поверхностного режимов.
Построена кинетическая модель среды (кинетический механизм минимальной сложности), описывающая образование топливных оксидов азота в пылеугольном факеле. Модель включает как кинетику выхода летучих из угля с образованием горючей газовой смеси, так и кинетику химических реакций в газовой фазе, описывающую переход азотсодержащих компонентов в NO в процессе горения летучих.
Сделан прогноз дальнейших исследований в области смесевых твердых топлив для ракетных двигателей. Ожидается, что перспективные топлива будут состоять из "активного" связующего и высокоэнтальпийного окислителя и не будут содержать металлического горючего. Энергетические показатели таких топлив обеспечивают увеличение эффективного удельного импульса на 50 (кг·с/кг по сравнению с эксплуатируемыми сегодня. Рассмотрены пути снижения температуры газообразных продуктов сгорания твердых топлив вплоть до 300 … 330 К, что позволит использовать такие топлива в системах с традиционными материалами (металл, пластик, резина и др.). Изучены перспективы использования твердых топлив с повышенными температурами сгорания, а также возможность использования принципов компоновки твердых топлив в процессах синтеза различных веществ.
Изложены результаты работы по созданию модели структуры смесевого твердого ракетного топлива, которая описывается с помощью таких понятий, как "карман" и "межкарманный мостик". Показаны соответствие результатов моделирования и экспериментальных данных, а также возможность использования модели для прогнозирования характеристик процесса горения.
Исследовано влияние эффектов динамического взаимодействия на эволюцию спектра размеров частиц оксида алюминия и агломератов алюминия в камере сгорания твердотопливного ракетного двигателя. Представлены критериальные зависимости для определения характеристик массообмена при вращении частиц и их взаимодействии между собой и с газовым потоком.
Экспериментально исследованы волновые режимы горения гафния в азоте. Определены области существования и скорости распространения волны горения в зависимости от начальной температуры и давления азота. Выполнен рентгенофазовый анализ исходного и конечного состояний образцов, сгоревших в различных режимах, проведено сравнение полученных результатов с имеющимися теоретическими и экспериментальным данными.
Обнаружено, что компактные образцы никеля и его сплавов при их нагреве в "холодном" (323 К) и "горячем" ( 1573 K ) кислороде воспламеняются при температурах, превышающих температуру плавления материалов; причем значения температуры воспламенения не зависят от давления кислорода вплоть до 70 МПа. Высказано предположение, что зарегистрированное в ряде работ снижение температуры воспламенения сплавов с ростом давления кислорода связано с систематической погрешностью измерения температуры поверхности образца.
И. В. Шишковский, А. Л. Петров А. Г. Макаренко*
Самарский филиал Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, 443011 Самара *Самарский государственный технический университет, 443010 Самара
Представлены результаты исследования селективного лазерного спекания порошковых смесей, которые традиционно используются в технологии высокотемпературного синтеза. Показано, что при этом возможна контролируемая экзотермическая реакция горения непосредственно в фокусе пятна Nd - YAG - лазера, работающего непрерывно. Определены необходимые параметры лазерного воздействия (мощность, скорость сканирования и диаметр лазерного пучка), дисперсность и состав порошковой композиции для такого режима изготовления трехмерных образцов из интерметаллидов методом селективного лазерного спекания.
В рамках модели теплового взрыва полого цилиндра Гришина – Бостанджияна исследованы критические условия теплового взрыва при несимметричных граничных условиях первого рода. Рассмотрены случаи, когда горячая граница находится на внутренней и внешней поверхностях цилиндра. Приведены результаты численного анализа и даны аппроксимирующие функции для определения критического параметра Франк - Каменецкого.
Предложен новый механизм возникновения взрыва в выработках угольных шахт, основанный на возможности появления электростатических зарядов, способных инициировать горение метана в пористой среде забутовки потолочных перекрытий проходки. Механизм позволяет объяснить возникновение взрывов, происходящих в отсутствие видимых внешних причин. Предлагаются способы борьбы с этим опасным явлением.
50 (кг·с/кг по сравнению с эксплуатируемыми сегодня. Рассмотрены пути снижения температуры газообразных продуктов сгорания твердых топлив вплоть до 300 … 330 К, что позволит использовать такие топлива в системах с традиционными материалами (металл, пластик, резина и др.). Изучены перспективы использования твердых топлив с повышенными температурами сгорания, а также возможность использования принципов компоновки твердых топлив в процессах синтеза различных веществ.
1573 K ) кислороде воспламеняются при температурах, превышающих температуру плавления материалов; причем значения температуры воспламенения не зависят от давления кислорода вплоть до 70 МПа. Высказано предположение, что зарегистрированное в ряде работ снижение температуры воспламенения сплавов с ростом давления кислорода связано с систематической погрешностью измерения температуры поверхности образца.