Том 14, № 1 (2021)

Методом самовоспламенения в статическом реакторе и кинетическим моделированием определены задержки самовоспламенения стехиометрических метаноэтиленовоздушных смесей в диапазоне начальных температур T₀ = 760–1000 K и при давлениях P₀ = 1 и 3 атм. Установлено, что повышение давления сокращает задержку самовоспламенения, не меняя общий характер ее зависимости от концентрации этилена в смеси. Эффективная энергия активации задержки самовоспламенения метаноэтиленовоздушных смесей в пределах ошибки определения слабо зависит от давления, что подтверждается кинетическими расчетами. Расчетные значения эффективной энергии активации хорошо согласуются с экспериментальными результатами.

Представлены результаты расчетно-теоретического анализа механизмов генерации и усиления ударных волн в процессе свободного распространения пламени. Выявлены два базовых механизма генерации ударных волн, соответствующие линейной и нелинейной стадиям развития гидродинамической неустойчивости фронта пламени. На примере высокоактивной горючей смеси продемонстрирована роль термоакустической неустойчивости в усилении ударных волн и создании условий для перехода к детонации.

Исследование посвящено выяснению и устранению причин цикловой неидентичности при работе инновационного импульсно-детонационного гидрореактивного движителя (ИД ГРД), которая снижает его тяговые характеристики. Спроектирован и изготовлен экспериментальный образец ИД ГРД в виде импульсно-детонационной трубки (ДТ), соединенной с оптически прозрачным водоводом. Проведены экспериментальные исследования с вертикальным погружением образца в воду. Обнаружено, что межцикловая неидентичность связана с перерасширением газообразных продуктов детонации в детонационной трубке вследствие инерции водяного столба в водоводе. Перерасширение газа вызывает обратное течение механической газоводяной смеси, которая не только заполняет водовод, но и проникает в ДТ, оказывая сильное влияние на циклический рабочий процесс. Для устранения межцикловой неидентичности разработан, изготовлен и испытан новый лабораторный образец ИД ГРД, оснащенный вращающимся механическим клапаном и работающий на пропанокислородной смеси. Его огневые испытания показали, что при прочих равных условиях применение клапана позволяет в значительной мере устранить межцикловую нестабильность и увеличить средний удельный импульс более чем вдвое: до 550 с вместо 250 c при рабочей частоте 14 Гц.

Исследован механизм горения октогена (НМХ) при давлениях 0,5–50 атм. Показано, что октоген горит в очаговом режиме. В работе «Механизм горения октогена» Маршакова В. Н., Крупкина В. Г., Рашковского С.А. (Хим. физика, 2020. Т. 39. № 11. С. 23–28. doi: 10.31857/S0207401X20110114) определен масштаб неодномерности поверхности горения — характерный размер очагов. Получена зависимость размера очагов от средней скорости горения образца. В настоящей работе анализируются температурные распределения в волне горения, полученные с использованием термопар. Из анализа температурных распределений в конденсированной фазе (близости к михельсоновскому распределению) получены значения локальных скоростей горения. Показано, что разброс значений скоростей объясняет­ся регистрацией скорости в различных точках фронта поперечной волны. Значения локальных скоростей, больших средней скорости горения, связаны с повышенной начальной температурой перед фронтом, а меньших — с кривизной фронта и потерей устойчивости режима.

Предложена методика регистрации световых вспышек при инициировании взрыва в энер­гоемких материалах лазерным моноимпульсом. Реализованы два способа измерений задержки взрыва. В первом фотоэлемент устанавливают с тыльной стороны исследуемого образца, а регистрацию ведут в инфракрасном (ИК) диапазоне (> 700 нм). На регистрограмме отчетливо наблюдаются два отдельных пика, отвечающие моменту генерации (1064 нм) и разлету продуктов взрыва. Во втором используются два фотоэлемента: первый расположен аналогично, второй — сбоку, перед образцом. Регистрацию ведут в диапазоне 400–440 нм. Измеряют прямой и рассеянный (продуктами взрыва) световые потоки, излучаемые разрядом импульсной лампы-накачки. Задержка определяется по временному сдвигу сиг­налов обоих фотоэлементов. Времена задержки для выбранного химического соединения составили 10 и 20 мкс для моноимпульсов с энергией ∼ 60 и ∼ 50 мДж. Оценено время разлета продуктов взрыва по интервалу от начала до пика фототока. Указанная величина составила ∼ 35 мкс и не зависела от энергии инициирования.

Представлен механизм модифицирующего воздействия сил вращения на структуру фронта СВС-волны (СВС — самораспространяющийся высокотемпературный синтез) в цилиндрическом реакторе со спрессованной алюмотермической смесью, вращающемся вокруг вертикальной оси. Показано, что под действием центробежных сил частицы восстанавливаемого металла, возникающие во фронте волны горения, перемещаются в область перед фронтом и инициируют новые очаги воспламенения в свежей смеси, увеличивая скорость распространения СВС-волны. Показано, что этот процесс открывает возможности синтеза новых неравновесных неорганических соединений, обладающих высокотемпературной устойчивостью и совокупностью востребованных свойств. В качестве примера показано модифицирующее воздействие добавок неорганических радикалов (0,036% Al₂₀B₄O₃₆) на процесс кристаллизации расплава силумина со значительным уменьшением размеров кристаллов в остывшем расплаве.