M. Anniyappan, M. B. Talawar, R. K. Sinha, K. P. S. Murthy
Лаборатория исследований высокоэнергетических материалов (HEMRL), Пуна 411021, Индия anniorganic@rediffmail.com
Ключевые слова: малочувствительные энергетические материалы, связующие, пластификаторы, составы, малочувствительные боеприпасы, Insensitive energetic materials, binders, plasticizers, formulations, insensitive munitions
Страницы: 3-31
Малочувствительные боеприпасы - химически стабильные боеприпасы, способные противостоять термическим, механическим или электрическим воздействиям во время хранения и транспортировки и при этом способные производить взрыв для поражения соответствующих целей. Во всем мире разработаны обширные программы по их разработке и внедрению. Использование малочувствительных энергетических материалов значительно улучшает защиту современных ядерных боеголовок и повышает живучесть обычных боеприпасов в полевых условиях. Основой получения малочувствительных боеприпасов является использование в качестве исходных уже имеющихся малочувствительных энергетических материалов, а также синтез новых, менее чувствительных кристаллических материалов либо улучшение физических свойств существующих энергетических материалов. В обзоре обсуждаются некоторые перспективные малочувствительные энергетические материалы и пластификаторы, играющие значительную роль в разработке футуристических композиций для малочувствительных боеприпасов. Кратко излагается работа, проделанная в последнее время во всем мире, включая Индию, по созданию современных энергетических материалов и малочувствительных энергетических составов на их основе.
Н.А. Кочетов, А.Е. Сычёв
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, 142432 Черноголовка, Россия kolyan_kochetov@mail.ru
Ключевые слова: горение, механическая активация, интерметаллиды, Ni+Al+SiO, алюминид никеля, кварц, фазовый состав продуктов, combustion, mechanical activation, intermetallides, nickel aluminide, quartz, phase composition of products
Страницы: 32-38
Исследовано влияние предварительной механической активации и содержания кварца SiO2 на скорость и максимальную температуру горения, удлинение образцов в процессе горения, прессуемость смесей и размер композитных частиц, фазовый состав и особенности структуры продуктов горения в системе Ni-Al-SiO2. В исходных смесях Ni + Al + SiO2, не подвергавшихся механоактивации, не удается инициировать горение при комнатной температуре, если массовое содержание кварца SiO2 превышает 10 %. Предварительная механоактивация реакционной смеси Ni + Al + xSiO2 расширила предел содержания кварца в смеси, при котором можно реализовать горение прессованных образцов при комнатной температуре, до 40 %. Скорость горения и удлинение образцов в процессе горения значительно возрастают после механической обработки реакционных смесей, а относительная плотность образцов, достигаемая при фиксированном давлении прессования, уменьшается. Увеличение содержания кварца в смеси Ni + Al + xSiO2 приводит к уменьшению скорости, максимальной температуры горения и к удлинению образцов в процессе горения как исходной, так и механоактивированной смеси. Кроме того, увеличение содержания кварца повышает плотность образцов, достигаемую при фиксированном давлении прессования, в случае исходных смесей и практически не влияет на плотность в случае механоактивированных смесей. Увеличение содержания кварца приводит также к уменьшению размера композитных частиц после механической активации и к увеличению количества фаз, формирующихся в продуктах реакции. Предложено объяснение большинства наблюдаемых зависимостей.
А.А. Васильев1,2 1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия gasdet@hydro.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск, Россия
Ключевые слова: горение, детонация, гашение, combustion, detonation, suppression
Страницы: 39-44
С использованием законов сохранения предложены формулы для оценки условий гашения волн горения и детонации с помощью пылевых или водяных завес, позволяющие определить минимальные концентрации пыли или мелкораспыленной воды в завесе, а также минимальную протяженность завесы. Приведены конкретные данные об условиях гашения метановоздушной смеси, типичной для угольных шахт. Эти данные свидетельствуют, что рекомендованные нормативными документами РФ концентрации пыли и размеры завесы позволяют в лучшем случае погасить лишь волны низкоскоростного горения.
П.К. Третьяков1, А.В. Тупикин1, А.Л. Куранов2, С.В. Колосенок2, А.А. Саваровский2, В.М. Абашев3 1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия paveltr@itam.nsc.ru 2Научно-исследовательское предприятие гиперзвуковых систем (ХК "Ленинец"), 196066 Санкт-Петербург, Россия 3Московский авиационный институт, 125993 Москва, Россия
Ключевые слова: прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД), рабочий процесс, полнота сгорания топлива, потери давления, камера сгорания (КС), ramjet engine, working process, propellant combustion efficiency, pressure loss, combustion chamber (CC)
Страницы: 45-48
Представлено экспериментальное подтверждение интенсификации горения керосина при использовании смеси, моделирующей продукты паровой конверсии, в модельной камере сгорания со сверхзвуковой скоростью потока на входе. Показано, что применяемая смесь по сравнению с этиленом обладает более высокой химической активностью. Применение продуктов паровой конверсии углеводородных или синтетических топлив в схемах с импульсно-периодическим управлением режимом горения ведет к повышению полноты сгорания без применения специальных конструктивных решений по организации инициирования и стабильного горения.
Режимы непрерывной детонации смесей CH4/H2 - воздух с массовыми долями Н2 в горючем 0¸1/5 реализованы в проточной кольцевой камере сгорания диаметром 503 мм при варьировании ее геометрии. Исследовано влияние геометрии камеры на скорость и число поперечных детонационных волн, давление в камере и удельный импульс. Установлено, что заужение площади выходного сечения камеры сгорания в три раза позволяет реализовать двухволновые режимы непрерывной спиновой детонации смеси чистый метан - воздух. По измеренным на выходе из камеры сгорания давлениям торможения определены удельные импульсы при непрерывной детонации в зависимости от состава горючего.
Предложена усовершенствованная термодинамически согласованная модель реагирующего течения для исследования гидродинамической детонации твердых взрывчатых веществ. В предположении, что химическая смесь, состоящая из твердых реагентов и газообразных продуктов реакций, может достичь механического равновесия, но не достигает температурного равновесия, твердые реагенты и газообразные продукты реакции могут иметь общие давление и скорость, но разные температуру и внутреннюю энергию. С помощью закона сохранения энергии смеси и эквивалентности давления между составляющими выведены закон сохранения внутренней энергии и эволюционные уравнения для объемной концентрации реагентов твердой фазы и давления химической смеси. Таким образом, предложенная полная система уравнений, описывающая процесс детонации, включает в себя: законы сохранения массы, импульсов и полной энергии и эволюционное уравнение для давления химической смеси в целом, а также законы сохранения массы и внутренней энергии и эволюционное уравнение для объемной концентрации твердой фазы. Теоретический анализ выявил существенные различия между структурой стационарной детонационной волны, полученной по предложенной модели и по модели детонации Зельдовича - Неймана - Дёринга. Результаты численных расчетов типичных задач детонации показали, что модель хорошо воспроизводит важные характеристики детонационных течений, что также доказывает обоснованность предложенной модели детонации твердых взрывчатых веществ.
Проведены экспериментальные исследования структуры детонационных волн в смесях тетранитрометана с метанолом и нитробензолом. Профили массовой скорости при выходе детонационных волн на границу с водяным окном регистрировались лазерным интерферометром. Показано резкое изменение характера течения в зоне реакции при концентрации разбавителей в окрестности стехиометрии, проявляющееся в уменьшении амплитуды химпика вплоть до его полного исчезновения. Практически во всем интервале концентраций, за исключением диапазона вблизи предельных значений, детонационные волны устойчивы по отношению к формированию ячеистой структуры фронта. В то же время отмечается плохая воспроизводимость амплитудных значений массовой скорости от опыта к опыту, выполненных в одних и тех же условиях. Полученные экспериментальные зависимости скорости детонации от концентрации метанола и нитробензола хорошо согласуются с проведенными термодинамическими расчетами.
П.С. Кулешов1,2, В.Д. Кобцев1,3 1Центральный институт авиамоторостроения им. П. И. Баранова, 111116 Москва, Россия kuleshovps@yandex.ru 2Московский физико-технический институт, 141701 Долгопрудный, Россия 3Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, 119991 Москва, Россия
Ключевые слова: наночастица, кластер, ударная волна, диспергирование, дисперсия, воспламенение, nanoparticle, cluster, shock wave, dispersion, dispersion, ignition
Страницы: 80-90
Проведено исследование диспергирования оксидированных наночастиц Al на кластеры путем быстрого нагрева в ударной волне. Рассчитаны характеристики распределений кластеров в зависимости от параметров исходных распределений наночастиц, а также от характера взаимодействия волн деформации с оболочкой наночастицы и ее ядром. Исследования выполнены в рамках предложенного автором резонансного механизма диспергирования жидкого ядра наночастицы ударным импульсом при разрушении твердой оксидной оболочки. Проанализировано воспламенение наночастиц Al после диспергирования в воздухе с использованием ранее описанного кинетического механизма окисления, в котором учитывалось испарение кластеров. Исходные распределения наночастиц и время их воспламенения валидированы по опубликованным экспериментальным данным.
F. Xiao, W. Gao, J. Li, R. Yang
Пекинский технологический институт, Пекин 100081, Китай yrj@bit.edu.cn
Ключевые слова: алюминизированные ВВ, подводный взрыв, отношение алюминий/кислород, удельная энергия ударной волны, удельная энергия пузыря, aluminized explosives, underwater explosion, aluminum/oxygen ratio, specific shock wave energy, specific bubble energy
Страницы: 91-98
Измерен ряд характеристик подводного взрыва алюмосодержащих взрывчатых веществ (ВВ), включая удельную энергию газового пузыря и удельную энергию ударной волны. Составы ВВ характеризовались отношением Al/O, размером частиц алюминия и суммарным содержанием всех твердых компонентов, в том числе перхлората аммония, алюминия и гексогена. Результаты показывают, что отношение Al/O оказывает большое влияние на удельную энергию ударной волны и удельную энергию пузыря продуктов взрыва. Полная удельная энергия ВВ достигает максимального значения при Al/O = 0.44. Примечательно, что рост суммарного содержания твердых веществ (перхлората аммония, алюминия и гексогена) в составе ВВ может эффективно увеличивать полную удельную энергию ВВ. Так, при повышении суммарного содержания на 2 % (мас.) полная энергия ВВ может быть увеличена примерно на 0.1 тротилового эквивалента. Размер частиц алюминиевого порошка также значительно влияет на энергию ВВ: чем меньше размер частиц, тем больше энергии выделяется алюминием и больше становится полная энергия взрыва.
Ю. М. ЮХИН1, Е. С. КОЛЕДОВА1, А. С. ДАМИНОВ2, К. В. МИЩЕНКО1, Л. И. АФОНИНА1, Е. В. ТИМАКОВА1, О. А. ЛОГУТЕНКО1 1Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия yukhin@solid.nsc.ru 2ООО “Завод редких металлов”, Новосибирская область, Россия info@cesium.ru
Ключевые слова: металлический висмут, оксид, азотнокислые растворы, гидролитическая очистка, оксогидроксонитрат висмута, обработка растворами кислот, соединения висмута, metal bismuth, oxide, nitrate solutions, hydrolytic purification, bismuth oxohydroxonitrate, treatment with acid solutions, bismuth compounds
Страницы: 98-106
Методами рентгенофазового и химического анализа, электронной микроскопии исследован процесс переработки азотнокислых растворов производства соединений висмута добавлением к ним воды. Показано, что висмут осаждается из растворов при температуре процесса 65±5 °С и рН 0.7-1.0 в виде оксогидроксонитрата состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6•H2O, и при промывке водой имеет место гидролиз с образованием соединения состава [Bi6O5(OH)3](NO3)5•3H2O высокой чистоты. Данные соединения использованы в качестве прекурсоров при получении соединений висмута высокой чистоты по реакции “твердое - раствор”. Показано, что в результате обработки оксогидроксонитрата висмута растворами лимонной, галловой, винной, салициловой, азотной кислот и раствором карбоната аммония могут быть получены висмут цитрат BiС6Н5О7, тригидрат оксогаллата C6H2(OH)3COOBiO•3H2O, тригидрат дитартрата [Bi(C4H4O6)(C4H5O6)]•3H2O, оксид-салицилат Bi(C7H5O3)O, пентагидрат нитрата Bi(NO3)3•5H2O, оксокарбонат (BiO)2CO3 соответственно. При восстановлении оксогидроксонитратов составов [Bi6O4(OH)4](NO3)6•H2O и [Bi6O5(OH)3](NO3)5•3H2O в растворе бензилового спирта в присутствии гидрата гидразина получены порошки металлического висмута с размером частиц 1-5 и 10-50 мкм соответственно. В результате восстановления данных оксогидроксонитратов в растворе этиленгликоля в присутствии гидрата гидразина в случае [Bi6O4(OH)4](NO3)6•H2O образуется гликолят висмута, а в случае [Bi6O5(OH)3](NO3)5•3H2O - металлический висмут с размером частиц 10-50 мкм. При восстановлении соединений составов [Bi6O4(OH)4](NO3)6•H2O и [Bi6O5(OH)3](NO3)5•3H2O в водной среде при использовании в качестве восстановителя боргидрида натрия при молярном соотношении висмут/боргидрид натрия = 1, рН 12 и температуре 25 °С получены порошки металлического висмута с размером частиц 1-5 и 10-50 мкм соответственно.