Главная – Журналы – Поиск по журналам

Являясь типичной нецилиндрической структурой, призматическая оболочка с полуготовыми фрагментами чрезвычайно важна для структурного проектирования и оценки эффективности поражения инновационной боеголовки. Скорость и углы рассеивания фрагментов являются важными параметрами при создании боеголовки и защитных элементов. Однако подавляющее большинство существующих формул скорости фрагментов созданы именно для цилиндрического корпуса, и существует совсем немного формул для расчета угла рассеивания в применении к призматическому корпусу. В данной работе с помощью теоретического анализа выведена формула скорости фрагмента от призматического корпуса, а также предложены уравнения как для радиального, так и для осевого угла рассеивания фрагментов. Рациональность формул была подтверждена экспериментально проверенными численными результатами. В конечном итоге на основе полученных выражений и ортогонального анализа были установлены законы влияния безразмерных геометрических параметров на угол рассеивания и удельную кинетическую энергию фрагментов, а также определены первичный и вторичный порядки влияния каждого параметра на угол рассеивания и удельную кинетическую энергию соответственно. Результаты этой работы станут основой для дальнейших исследований призматической металлической оболочки и других видов асимметричных оболочек, а также надежным источником для технического проектирования инновационных боеголовок.

Представлены наиболее интересные и важные газодинамические и кинетические параметры горения, взрыва и детонации горючей системы аммиак/кислород в диапазоне от нижнего до верхнего концентрационного предела при изменении начальных давления и температуры. С точки зрения взрывобезопасности наиболее важны данные о критической энергии инициирования, позволяющие анализировать относительную опасность различных смесей. Критическая энергия определяется как минимальная энергия инициатора, обеспечивающего в исследуемой смеси распространение волн горения и детонации: чем меньше критическая энергия инициирования, тем более опасна смесь.

В работе представлены результаты исследования влияния разбавления метана водородом на электрохимические свойства пламени. Были рассмотрены как диффузионные пламена, так и горение предварительно перемешанной смеси в горелке Бунзена. Установлено, что для смесей с молярной долей метана в топливе более 40 % величина электрического тока линейно зависит от количества метана. При молярной доле метана в смеси менее 40 % зависимость становится нелинейной. Граница перехода от линейной к нелинейной связи величины протекающего тока и количества метана в топливной смеси не зависит от скорости потока, формы электродов и режима горения (диффузионное, предварительно перемешанная топливно-воздушная смесь). Регистрация хемилюминесценции радикала CH^* демонстрирует аналогичную зависимость интенсивности свечения пламени от объемной доли метана в топливе.

Представлены результаты экспериментального исследования инициирования горения водорода в сверхзвуковом потоке при подаче со стенки канала. Получены данные о динамике развития возмущения от газодинамических импульсов и о переходе к режиму горения в псевдоскачке, когда подача топлива идет со стенок камеры сгорания, а не по оси потока. Выявлены особенности инициирования преддетонационного горения для такой схемы подачи водорода в сверхзвуковой поток. Показано, что установившиеся режимы преддетонационного горения немного различаются в зависимости от способа подачи топлива (по оси или с периферии потока), в то время как динамика распространения волновых структур от газодинамических импульсов практически идентична в обоих случаях.

Приведены результаты пиролиза таблетированных микрочастиц (1 г/см³) бурого, длиннопламенного газового, газового, жирного и коксового углей в среде аргона при воздействии лазерных импульсов (1 064 нм, 12 нс, 6 Гц, 0.2 ÷ 0.5 Дж/см²), в результате которого происходит ряд нелинейных процессов: 1) абляция образцов взрывного характера с выбросом микрочастиц размерами 10 ÷ 60 мкм при достижении плотности энергии излучения 0.1 ÷ 0.2 Дж/см²; 2) оптический пробой, локализованный на микровыступах, на поверхности угольных частиц, испарение микровыступов и напыление тонкой пленки аморфного углерода на стенки реактора; 3) инициирование в каналах пробоя термохимических реакций, приводящих к выходу газообразных продуктов, концентрация которых нелинейно увеличивается с ростом плотности энергии лазерных импульсов. Зарегистрированы молекулярные газы H₂, CH₄, C₂H₂, CO, CO₂. Установлены зависимости состава газообразных продуктов пиролиза углей от их технических и генетических характеристик.

Возможность синтеза металлокерамики из порошковой и гранулированной смеси (100 - X)(Ti + C) + XMe, X= 0 ÷ 30 % (мас.), проверена при замене нихрома Me = X20H80 смесью порошков металлов Ni и Cr для гранул размером 0.6 и 1.7 мм. Эксперименты проводились с фильтрацией примесных газов в направлении движения фронта горения или при их удалении через боковую поверхность образца. Получены количественные оценки содержания примесных газов в исследованных смесях, удовлетворительно объясняющие экспериментальную скорость горения гранулированных смесей. Результаты расчетов показали, что безопасный кондуктивный режим горения наблюдается для всех составов с гранулами размером 0.6 мм. Для шихты из гранул размером 1.7 мм горение проходило в конвективном режиме при X < 10 % (связка из Ni и Cr) и при X < 20 % (связка из нихрома). Результаты рентгенофазового анализа показали идентичность фазового состава продуктов горения при замене порошка нихрома смесью порошков Ni и Cr при одинаковом разбавлении металлической связкой X и отсутствии побочных фаз.

Численно моделируется распространение детонационной волны в узких плоском и квадратном каналах. Исследуются процессы развития неустойчивости плоской детонационной волны и формирования нестационарной многофронтовой структуры, рассматриваются особенности этого процесса в двумерном и трехмерном случаях. Показано, что в плоском канале рост поперечных возмущений приводит к формированию ячеистой структуры сначала с мелкими, затем с более крупными ячейками. В квадратном канале формируется так называемая диагональная трехмерная структура, которая, однако, в конечном счете сменяется режимом спиновой детонации. Исследуются ее характеристики, оценивается величина шага спина. Показано хорошее согласие с предсказаниями акустической теории.

В проточной кольцевой камере сгорания диаметром 503 мм при сужении выходного сечения и профилировании канала (установка каверн в начале или конце камеры) реализованы и исследованы режимы непрерывной многофронтовой детонации керосина с нагретым до 800 К воздухом. Показано, что установка каверн повышала частоту поперечных волн. В координатах удельный расход воздуха --- коэффициент избытка горючего определена область реализации детонационных режимов. Установлено, что существование режима непрерывной многофронтовой детонации обусловлено столкновениями поперечных ударных волн, порождающих поперечные детонационные волны, которые перед столкновениями вырождаются в ударные волны. При установке каверны в конце кольцевой цилиндрической камеры получен максимальный удельный импульс относительно горючего 2 040 с. Минимальная длина камеры сгорания, в которой реализуется режим непрерывной многофронтовой детонации, находится в диапазоне 530 ÷ 670 мм. Измерениями высокочастотными датчиками уровней пульсаций профилей давления в форкамере и на выходе из камеры сгорания определено, что они относятся к разряду звуковых колебаний. Это важно для применения детонационного горения в практических приложениях.

Тротил обладает рядом недостатков, таких как большое давление насыщенных паров, высокие токсичность и вязкость. Ведутся поиски взрывчатых веществ (ВВ), лишенных этих недостатков. В данной статье химическим методом синтезировано новое ВВ --- TNBA, 2,4,6-тринитро-3-броманизол. Характеристики термического разложения TNBA проверены методом ДСК/ТГ-МС. Оценены механическая чувствительность, термическая чувствительность и детонационные характеристики TNBA и литого ВВ на его основе. Результаты показали, что измеренная плотность TNBA составила 1.871 г/см³. При скорости нагрева 10 °C/мин пик термического разложения TNBA наблюдался при 287 °C, при этом выделялись газы H₂, C, CH₄, H₂O, CO, N₂, CO₂ и HBr. Пики CO и N₂ были самыми сильными. Эти результаты аналогичны рассчитанным с помощью программного обеспечения NASA CEA2. Термическая чувствительность TNBA ниже, чем у TNT. Скорость детонации и теплота взрыва TNBA и литого ВВ на основе TNBA аналогичны значениям для тротила. В частности, TNBA и его литое ВВ обладают преимуществами в запасе химической энергии, работоспособности, бризантности и способности ускорять металлы.

С помощью высокочастотных датчиков давления Kulite XTEH-10L-190 (M) Series зарегистрированы профили давления в поперечной детонационной волне, распространяющейся в кольцевой цилиндрической камере при непрерывной спиновой детонации смеси водород --- воздух. Определены уровни давления во фронте детонационной волны, в коллекторе воздуха и на выходе из камеры по отношению к среднему статическому давлению, регистрируемому низкочастотными датчиками (10 кГц) фирмы <<Trafag>>. Колебания давления за фронтом волны указывают на сложную газодинамику процессов в ее окрестности. Выявлена область химической реакции за фронтом волны, составляющая около 6.3 % периода между волнами. Обнаружено снижение минимального коэффициента избытка горючего с повышением давления в камере сгорания до 0.22, при котором развивается непрерывная спиновая детонация. Скорости поперечных детонационных волн уменьшаются с уменьшением коэффициента избытка горючего и в некоторых режимах приближаются к скорости идеальной детонации Чепмена --- Жуге. По показаниям полного и статического давления на выходе из камеры сгорания вычислен удельный импульс, максимальное значение которого с вычетом холодного истечения 5 000 c при значении коэффициента избытка горючего 0.35. Показано, что потери полного давления при истечении из коллектора воздуха в камеру сгорания через щель шириной 6 мм (критический режим истечения) на 4 ÷ 5 % выше, чем при докритическом истечении через щель 10 мм.