Жуков Б.П. - Энергетические конденсированные системы (1044938), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Во многих ГКС в качествс исходных энергоемких компонентов широко использу|отся высокоэнергетические металлы — бор, алюминий, магний и их сплавы, титан, цирконий, а также менее калорийное железо, натрий, цинк, вольфрам, молибден, марганец и др. Для придания композициям необходимых технологических, впутрибаллистических и др.
свойств в них вводят добавки-катализаторы, красители, ингибиторы, антислеживатощпс вещества. Эти добавки, пс меняя режим горения састаэа в целой, могут тем не менее активно воздействовать на отдельные его сталин и характеристики. В отличие от баллиститиых порохов и индивидуалънътх ВВ, даже ел ростысь по составу двух компонентные ГКС (нс говоря о многокомнопснтпых) характеризуются существенной структурнои неоднородиостыо, степень которой зависит от лиспсрсиости и формы частиц, физико-механических свойств и соотношения ингредиентов, от тсхиологичсских особенностей приготовления образца.
В общем случае дефлаграциониое горснис ГКС является многосталийным и многопараметрическим, В основе его лежат обменные окнслитслъно-восстановительные реакции, диффузионные процессы и процессы тепломассообмсна. По сравнспшо с двухосновными (баллнститпыми) топливамн, механизм горения ГКС имеет свои специфические особенности К их числу могут быть отнесены заэисимость скорости горения от днсперсности компонентов и давления, неодновременпость выгорапия Гнб одное топливо компонентов, агломерация и диспергиравание труднолстучих кампоиеитов и продуктов их деструкции, каркасаобразоваиие, концентрационные пределы горения, фрактальная природа заи горспия, фазпвые переходы во фронте горения и т,п. Опи связаны между собой, взаимна влияют друг па друга и образуют едииу1о волну горения, распространяющуюся по образцу с определенной скоростью.
Однако в рамках классической теории горения перечислеипые особенности пс иаходят адекватного объяснения. Д? В, сРЛ . с ГЗВ6~ЗЗЦвввОО ТОвввввВВΠ— топливо, состоящее из вещсств разнота агрегатного састояиия (жидких и твердых). ГГ предпазпачспы для гибридных ракетных двигателей (ГРД) и падраздслются па двух- и трехкомпоиеитпые; содержащие 1кидкий окислитель и твердое горючее (топливо ГРД прямой схемы); жидкое горючес и твердый окислптель (топлива ГРД обратной схемы); топлива, в которых твердое горючее или окислитель прсдставля1от собой смесь окислителя и гор1очега с прсобладаиием того пли другого вещества (топливо ГРД смсщанпой схемы).
ГГ должно обеспсчивать усгайчиву1а рабату двигателя в заданном диапазоне режимов, возможно болыпий удельный импульс тяги, обладать высокой плотностью и стабильностью прп храпении. В качсстве окислителя в ГГ используют кислород, перекись водорода, азатну1о 1сислоту, четырехокись азота, тстрапитромстаи, фтор, оксид фтора, трифторид хлора; твердых горючпх -полиэтилеп, палиэтилеиамип, каучуки, гидрид лития, алюминия, алтомапздрид лития и др.; твердых окислителей-нитрат аммопия, перхлараты аммопия, питроиия, нитрозила, псрхлорат аммония в смеси с питратом гидразина; жидких горючих-водород, гидразип, иссиммстричиый диметилп1дразип, керосин, псптаборап.
° Волков Е.Б., Милипт ГЛО., Шишкин /О.Н. Ракетные двигатели оа вомбнпвроввппои топливе. — Мл Мвюнпострсепне, 1973, Л С.миклгшоо Гидрореагнруюпйвве сОставы предиэзначепы для репарации тепла и рабочсга тела (преимуществсипо водорода) при взаимодействии продуктов первичного горения с падай. ГС прсдставля1ат собой гетерогенные смеси металлического горючего (Мй, А1, В, Уг, Ь) и небольшого количества окислителя (иитраты или перхлараты щелочных мсталлов).
ГС имеют резко отрицательный кислородный баланс. Примеия1отся ГС при тсрмохимичсской обработке скважин с целью повьппеиия их дебита, для наддува паптопов при подъели затонувших объектов; в качестве источников тспловой энергии з Го ение евтоколсбетелмме 137 гидрореактивных двигателях. Основными характеристиками ГС явля|отея количество тепла, выделяющееся при сгорании зарядов при взаимодействии с водой, количество воды, необходимое для сгорания одного килограмма состава и газопроизводительиость. Теплота сгорания одного килограмма ГС в зависимости от природы металлического гор|очего 16 — 2б МДж/кг.
° бцидлоесхия А.,т. Основм пиротехники.. Мх Мешиностроение, !973. А.С.ЭГихайлоа Геэренм» автеэк©лебатвльное — горение с незатухающими в неизменных условиях колебаниями, поддерживаемгями энергией горения, частота, амплитуда и другие свойства которых определяются особенностями самого горения в данных условиях. При ГА периодически изменяются скорость распространения горения, состав, температура и скорость оттока продуктов сгорания, параметры зоны горения или иекоторыс из этих характеристик. Для поддержания ГА нс требуется периодического воздействия извне.
ГА развивается в условиях, когда стационарное горение становится неустойчивым, в том числе вблизи пределов распространения горения. Бывает ГА с жестким возбуждеиисм, когда возбуждение ГА происходит только после возмущения (толчка) достаточной амплитуды. Различают собственное ГА вещества или смеси и системное ГА в камере сгорания. Собственное ГА определяется только процессами в зонах горения. Его период обычно пропорционален времени прогрева (или сгорания) прогретого слоя волны горения и поэтому обратно пррпорционален квадрату скорости горения для крупнозернистых смесевых топлив или времени сгорания частиц. Период собственного ГА слабо зависит от формы и размера горящего образца, если этот размер значительно превышает глубину прогретого слоя и размеры частиц.
Собственное ГА характерно, в первую очередь, для конденсированных веществ, например, для гомогенных и гетерогенных порохов, ВВ, пиротехнических составов. ГА смесевых составов сопровождается периодическим накопленном у горящей поверхности менее летучего компонента (например, металлических частиц). Самостоятельное пульсирующее ГА использу|от в мига>ощих пиротехнических составах. Системное ГА в камерах сгорания. Частота и другис свойства ГА в камерах сгорания зависят как от процессов в зонах горения, так и от условий горения и параметров камеры сгорания, таких как геометрические размеры и Форма, система подачи и сжигания топлива. К такому системному ГА относится вибрационнос горение газообразного, жидкого или твердого топлива н камерах сжигания печей и котлов, в Го еивс аиомааьвос жидкостных и твердотопливных ракетах.
Вибрацноннос горение разделяют па высокочастотное и низкочастотное. Высокочастотпос ГА (или резонансное) обычно имеет частоту, почти совпалающу>о с собственными частотами камеры сгорания (или ес части, например, канала порохового заряда). Низкочастотное ГА (с частотой ни>ко собственных частот камеры сгорания) про>зсходит с частотой, зависящей от многих факторов, н каждый раз требует специального изучения. Низкочастотное ГА порохов и твердых топлив в ракетных камерах часто называ>от аномальным горением.
° Рак>венсен Б В. Виара>ь>юииое горение, — М.. Фи»ма»газ, 1961;! 1сустойзивосгь горении в ЖРД Под род. д.Г.Харрье и Ф.Г.Р«росио. — Мн Мвр, 1975. .1 И.ыаргоднн ГОрание аномалзнон Характерным приапаком этого вида горения твердых топлив в камере ракетного двигателя явля1отся псрасчстныс «изломы» н «провалы» на кривой давление — время илн чстко выраженная прерывистость вцутрикамерпого процесса. В некоторых случаях эта прерывисгость завершается самопроизвольным угасанием топливного заряде. Необходимым условием аномального горения являются неполнота выделения химической энергии топлива и эффект нестацнонариой скорости горения, который проявляется при быстрых изменениях давлении в каМере и несоответствия между временем релаксации камеры и времснсм релаксации прогретого слоя топлива.
Аномальное горение зависит от формы топливного заряда, уровня давления в камере двигателя, а также от химической природы и скорост>1 горения топлива. Наиболсс удобным критерием аномального горения является характерное время пребывания газов в камере ракетного двигателя, которое соответствует моменту наступления рассматриваемого горения н определяется обычно экспериментальным путем как характеристика рецептуры топлива. Для обеспечения устойчивого горения топливного заряда (устранения аномального горения) необходимо изменить условия заряжания так, чтобы фактическое время пребывания газов в камере ракетного двигателя превысило указанное характерное значение лля выбранной рецептуры топлива. 1Г И, Пенкин а ОфйИавй ОЮЗгмЗОВОй — горение систем, яри котором химические реакции с выделением тепла протека>от в конденсированной фазе и не сопровождаются образованием газообразных продуктов, К системам ВГ принято относить ряд термитных составов (ТС) и составы, с помощью которых осуществляется самораспространяюп1ийся высокотемпературный синтез (СВС).
ТС известны с середины 1Х века (Н.Н. Бекетов) и нашли применение в зажигательных составах, составах для сварки и в металлургической технологии. СВС известны с 1960-х годов (А,Г.Мержанов) и применяются прежде всего Го еиие гете ггииое 139 для синтеза тугоялавких соединений (гПС и др.). Обычно полагается, что скорость горения систем БГ не должна зависеть от давления. Однако нередко это условие выполняется неполностью из-за наличия в частицах компонентов растворенных газов, а на поверхности частиц -окисных пленок ° Аедреев К.К. Термическое ратложеиие и гореиие взрывчатых веществ. — М: Наука, 1966 Н.Н.оахчаи ГОфЕИИЕ ГЕТЕфОГЕНИОŠ— горение тоилива, имеющего гетерогенную структуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
