Главная – Журналы – Поиск по журналам

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.

Реакция материала на импульсное нагружение цилиндрических образцов определяется двумя взаимосвязанными процессами: движением ударной волны к оси образца и перемещением возмущений в виде тройных ударных конфигураций по фронту ударной волны. Площадь поверхности фронта возмущенной ударной волны растет за счет выступов, которые усиливаются в результате слияния с более мелкими возмущениями, постоянно генерируемыми ударной волной. Резкий рост площади фронта при приближении ударной волны к оси приводит к образованию нескольких крупных тройных ударных конфигураций, при этом фронт ударной волны разделяется на отдельные секторы, где они совершают колебательные движения. Столкновение мощных ударных конфигураций обеспечивает движение фронта ударной волны к оси путем выброса части сжатого материала из зоны столкновения вперед перед фронтом ударной волны и дополнительного уплотнения ударно-сжатого материала продольными ударными волнами конфигураций под фронтом волны. Процесс кумуляции завершается, когда высота выступов становится равной расстоянию от фронта ударной волны до оси. Околоосевое пространство занимается выступами фронта, а возникшая при этом отраженная ударная волна тормозит набегающий поток.

Методами металлографии исследовано схождение медных цилиндрических оболочек, подвергнутых действию взрыва. Поверхность оболочек была покрыта слоем взрывчатого вещества. Взрыв инициировали в восьми точках, равномерно расположенных на цилиндрической поверхности. При схождении на внутренней поверхности оболочек образовалось восемь выбросов, т. е. произошла потеря устойчивости гладкого фронта деформации. Предложено объяснение образования выбросов, основанное на возникновении пластических (кумулятивных) струй при взаимодействии соседних ударных и деформационных волн. Структурный механизм схождения медных толстостенных оболочек состоит из образования, расширения и смыкания выбросов. Обнаружен еще один механизм потери устойчивости фронта деформации, предшествующий образованию выбросов, --- гофрирование.