Estimation of the Exothermic Reaction Rates for Nonideal Detonation of Triple Nitromethane/Ammonium Perchlorate/Aluminum Mixtures

B. S. Ermolaev; Ермолаев Б. С.; P. V. Komissarov; Комиссаров П. В.; S. S.  Basakina; Басакина С. С.; V. V. Lavrov; Лавров В. В.

doi:10.31857/S0207401X23090029

Оценка скоростей экзотермических реакций при неидеальной детонации тройных смесей нитрометан – перхлорат аммония – алюминий

Авторы: Ермолаев Б.С.¹, Комиссаров П.В.¹^,2, Басакина С.С.¹^,2, Лавров В.В.³
Учреждения:
1. Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
2. Объединенный институт высоких температур Российской академии наук
3. Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
Выпуск: Том 42, № 9 (2023)
Страницы: 63-73
Раздел: Горение, взрыв и ударные волны
URL: https://journals.rcsi.science/0207-401X/article/view/139952
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23090029
EDN: https://elibrary.ru/EDATSQ
ID: 139952

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Проведено математическое моделирование неидеальной детонации трехкомпонентных смесей нитрометана (НМ) и перхлората аммония (ПХА) с большим избытком алюминия. Использована модель, разработанная ранее, в которой экзотермическое превращение смеси протекает в три стадии, включающих разложение НМ и ПХА и диффузионное горение алюминия. Расчеты дали хорошие согласие с опытными данными по скорости детонации в стальных оболочках диаметром 18 мм с варьированием в широком диапазоне содержания НМ и соотношения Al/ПХА в смесях. Значения констант скоростей превращения НМ и ПХА, которые использовались при моделировании детонации тройных смесей, определялись из наилучшего согласия расчетов с экспериментами со смесью НМ + 54% ПХА по установлению зависимости скорости детонации от диаметра заряда. Показатели степени по давлению были положены равными единице. При изменении соотношения компонентов расчеты, проведенные с теми же константами превращения, дали хорошее согласие с опытными данными. Именно на этом основании выбранные значения использовались для расчетов детонации тройных смесей. Низкая скорость превращения ПХА по сравнению с НМ приводит к тому, что длина зоны реакции детонационной волны достигает 10 мм. Количество сгоревшего ПХА составляет чуть меньше половины в смесях с соотношением Al/ПХА 1 : 1 и чуть больше одной трети при отношении Al/ПХА 2 : 1.

Ключевые слова

математическое моделирование, скорость экзотермического превращения, неидеальная детонация, смесевые взрывчатые вещества, нитрометан, перхлорат аммония, алюминий.

Список литературы

Anderson E. Tactical Missile Warheads / Ed. Corleone J. USA: AIAA, 1993. P. 81–163.
Baudin G., Lefrancois A., Bergues D. et al. // Proc. 11th Intern Sympos on Detonation. Arlington, US: ONR_33300_5, 1998. P. 989.
Kato Y., Murata K // EUROPYRO 2007 – 34th IPS. V. 2. Broune, France: AFPVRO, 2007. P. 957.
Keicher T., Happ A. // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 1999. № 24. P. 140.
Leiper G.A., Cooper J. // Proc. 9th Intern. Sympos. on Detonation. V. 1. Portland, US: CNR-113291-7, 1989. P. 197.
Leiper G.A., Cooper J. // Proc. 10th Intern. Sympos. on Detonation. Boston: ONR 33395-12, 1993. P. 267.
Физика взрыва / Под ред. Орленко Л.П. V. 1. М.: Физматгиз, 2004.
Ермолаев Б.С., Комиссаров П.В., Соколов Г.Н., Борисов А.А. // Хим. физика. 2012. Т. 31. № 9. С. 55.
Pagnanini L. Doctorate These. France: Poitiers University–LCD–ENSMA. 2008.
Andersen W.H., Pesante R.E. // Proc. 8th Symp. (Intern.) on Combustion. Baltimore, US: Williams Wilkins Co., 1961. P. 705.
Price D., Clairmont A.R., Jr., Erkman J.O. // Combust. and Flame. 1973. V. 20. Issue 3. P. 389.
Ermolaev B.S., Khasainov B.A., Presles H.N. // Proc. 34th Intern. Pyrotech. Seminar “EUROPYRO 2007”. V. 1. Broune, France: AFPYRO, 2007. P. 323.
Ермолаев Б.С., Сулимов А.А. Конвективное горение и низкоскоростная детонация пористых энергетических материалов. М.: Торус Пресс, 2017.
Комиссаров П.В., Соколов Г.Н., Ермолаев Б.С., Борисов А.А. // Хим. физика. 2011. Т. 30. № 6. С. 61.
Комиссаров П.В., Сулимов А.А., Ермолаев Б.С. и др. // Хим. физ. 2020. Т. 39. № 8. С. 21.
Ермолаев Б.С., Шевченко А.А., Долгобородов А.Ю., Маклашова И.В. // Хим. физ. 2019. Т. 38. № 2. С. 52.
Беляев А.Ф., Боболев В.К., Коротков А.И. и др. Переход горения конденсированных систем во взрыв. М.: Наука, 1973.
Имховик Н.А., Соловьев В.С. // Вестн. МГТУ. Сер. “Машиностроение”. 1994. № 3. С. 50.
Khasainov B.A., Ermollaev B.S., Presles H.-N., Vidal P. // Shock Waves. 1995. V. 6. P. 89.
Зельдович Я.Б. Теория детонации. М.: Изд. ТТЛ, 1955.
Mader Ch.L. Numerical modeling of detonations. Berkley–LA–London: Univ. California Press, 1979.
Rice S.F., Foltz F. // Combust. and Flame. 1991. V. 87. P. 109.