Влияние добавок-модификаторов на характеристики горения модельных смесевых алюминизированных топлив

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние добавок-модификаторов TiB2, AlMgB14, (NH4)2TiF6, NH4BF4 и Ca3(PO4)2 на параметры горения смесевых топлив на основе перхлората аммония (≈60%), порошкообразного алюминия (≈20%) и связующего типа метилполивинил-тетразол (≈20%). Каждую добавку вводили в количестве ≈2%. Измерены скорости горения топлив и исследованы конденсированные продукты горения при давлении 0.35 МПа. Воздействие добавок оценивали по степени их влияния на скорость горения, массу, размер и неполноту сгорания агломератов. Наиболее действенными оказались добавки TiB2 и AlMgB14. Показана возможность регулирования указанных параметров горения посредством введения малых добавок в топливо и необходимость дальнейших исследований в этом направлении.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Г. Глотов

Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: glotov@kinetics.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Н. С. Белоусова

Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный технический университет

Email: glotov@kinetics.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  1. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь / Под ред. акад. Жукова Б.П. М.: Янус-К, 2000.
  2. Сарнер С. Химия ракетных топлив. Пер. с англ. М.: Мир, 1969.
  3. Цуцуран В.И., Петрухин Н.В., Гусев С.А. Военно-технический анализ состояния и перспективы развития ракетных топлив. М.: МО РФ, 1999.
  4. Нуруллаев Э.М. Основные характеристики смесевых твердых топлив и области их применения. 2-е изд. М.: Вологда: Инфра-Инженерия, 2021.
  5. Фролов Ю.В., Похил П.Ф., Логачев В.С. // Физика горения и взрыва. 1972. Т. 8. № 2. С. 213.
  6. Коротких А.Г., Сорокин И.В., Селихова Е.А. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 7. С. 32. https://doi.org/10.31857/S0207401X20070080
  7. Коротких А.Г., Сорокин И.В., Архипов В.А. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 41. https://doi.org/10.31857/S0207401X22030074
  8. Гладун В.Д., Фролов Ю.В., Кашпоров Л.Я. Агломерация частиц порошкообразного металла при горении смесевых конденсированных систем [Препринт]. Черноголовка: Ин-т хим. физики АН СССР, 1977.
  9. Похил П.Ф., Мальцев В.М., Логачев В.С. и др. // Физика горения и взрыва. 1971. Т. 7. № 1. С. 51.
  10. Фролов Ю.В., Никольский Б.Е. // Там же. 1983. Т. 19. № 5. С. 101.
  11. Бабук В.А., Белов В.П., Ходосов В.В. и др. // Там же. 1985. Т. 21. № 3. С. 20.
  12. Джараман К., Чакраварти С.Р., Сарати Р. // Там же. 2010. Т. 46. № 1. С. 26.
  13. Combustion and detonation. Proc. 28th Intern. Annual Conference of ICT. Karlsruhe, Germany, 1997. Report 75.
  14. Zarko V.E., Glotov O.G. // Sci. Technol. Energetic Mater. 2013. V. 74. № 6. P. 139.
  15. Лю Ю.Г., Тянь С., Инь Л. и др. // Физика горения и взрыва. 2022. Т. 58. № 2. С. 71.
  16. Бабук В.А., Куклин Д.И., Нарыжный С.Ю. и др. // Там же. 2023. Т. 59. № 2. С. 125.
  17. Глотов О.Г. // Там же. 2006. Т. 42. № 4. С. 78.
  18. Гудкова И.Ю., Зюзин И.Н., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 3. С. 53. https://doi.org/10.31857/S0207401X20030061
  19. Гудкова И.Ю., Зюзин И.Н., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 1. С. 34. https://doi.org/10.31857/S0207401X2201006X
  20. Горбенко Т.И. // Вестн. СибГАУ им. акад. М.Ф. Решетнева. 2009. Т. 23. № 2. С. 173.
  21. Попок В.Н., Хмелев В.Н. Смесевые конденсированные химические топлива на основе нитрата аммония. Принципы компоновки и свойства. Бийск: Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова, 2014.
  22. Сакович Г.В., Архипов В.А., Ворожцов А.Б. и др. // Изв. Томского политехнического ун-та. 2009. Т. 314. № 3. С. 18.
  23. Павловец Г.Я., Мелешко В.Ю., Ларионов Б.И. и др. // Хим. физика и мезоскопия (Ижевск). 2006. Т. 8. № 1. С. 53.
  24. Гладун В.Д., Фролов Ю.В., Кашпоров Л.Я. // Физика горения и взрыва. 1977. Т. 13. № 5. С. 705.
  25. Попок В.Н., Вандель А.П., Колесников А.Ю. // Бутлеров. сооб. (Казань). 2013. Т. 36. № 11. С. 58.
  26. Попок В.Н., Попок Н.И., Пивоваров Ю.А. // Там же. 2017. Т. 49. № 3. С. 147.
  27. Liu X., Ao W., Liu H. et al. // Propellants Explos. Pyrotech. 2017. V. 42. № 3. P. 260.
  28. Наир У.Р., Сивабалан Р., Гор Г.М. и др. // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. № 2. С. 3.
  29. Lal S., Staples R.J., Shreeve J.M. // Chem. Eng. J. 2023. V. 468. Р. 143737.
  30. Бабук В.А., Белов В.П., Шелухин Г.Г. // Физика горения и взрыва. 1981. Т. 17. № 3. С. 26.
  31. Price E.W., Sigman R.K., Sambamurthi J.R. et al. Behavior of aluminum in solid propellant combustion. AFOSR-TR-82-0964. Atlanta (USA): Georgia Institute of Technology, 1982.
  32. Брейтер Л.Л., Кашпоров Л.Я., Мальцев В.М. и др. // Физика горения и взрыва. 1971. Т. 7. № 2. С. 222.
  33. Aly Y., Schoenitz M., Dreizin E.L. // Combust. and Flame. 2013. V. 160. № 4. P. 835.
  34. Ao W., Fan Z., Lu L. et al. // Ibid. 2020. V. 220. P. 288.
  35. He W., Lyu J.Y., Tang D.Y. et al. // Ibid. V. 221. P. 441.
  36. Долгобородов А.Ю. // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51. № 1. С. 102.
  37. Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов в газодисперсных средах. 2-е изд., испр. и доп. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018.
  38. Глотов О.Г., Ягодников Д.А., Воробьев В.С. и др. // Физика горения и взрыва. 2007. Т. 43. № 3. С. 83.
  39. Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Попов Н.А. и др. // Там же. 2018. Т. 54. № 1. С. 65.
  40. Rosenband V., Gany A. // Intern. J. Energetic Mater. Chem. Propuls. 2007. V. 6. № 2. Р. 143.
  41. Shafirovich E., Bocanegra P.E., Chauveau C. et al. // Proc. Combust. Inst. 2005. V. 30. № 2. P. 2055.
  42. Andrzejak T.A., Shafirovich E., Varma A. // Combust. and Flame. 2007. V. 150. № 1-2. P. 60.
  43. Лебедева Е.А., Тутубалина И.Л., Вальцифер А. и др. // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 6. С. 41.
  44. Lyu J.Y., Xu G., Zhang H. et al. // Fuel. 2024. V. 356. Article 129587.
  45. Korotkikh A.G., Glotov O.G., Arkhipov V.A. et al. // Combust. and Flame. 2017. V. 178. P. 195. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.01.004
  46. Pang W.Q., De Luca L.T., Fan X.Z. et al. // Ibid. 2020. V. 220. P. 157.
  47. Теджасви К., Рао В.В., ПидиСетти Ю. и др. // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57. № 2. С. 82.
  48. Де Лука Л.Т., Галфетти Л., Северини Ф. и др. // Там же. 2005. Т. 41. № 6. С. 80.
  49. Гусейнов Ш.Л., Федоров С.Г. Нанопорошки алюминия, бора, боридов алюминия и кремния в высокоэнергетических материалах. М.: Торус Пресс, 2015.
  50. Буланин Ф.К., Сидоров А.Е., Полетаев Н.И. и др. // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57. № 2. С. 68.
  51. Ромоданова Л.Д., Похил П.Ф. // Там же. 1973. Т. 9. № 2. С. 230.
  52. Aerosol Calculator Program; http://www.cheresources.com/che-links/content/particle-technology/aerosol-calculator-program.2012. URL: http://cires.colorado.edu/jimenez-group/Reference/aerocalc.zip (дата обращения: 22.03.2024).
  53. Глотов О.Г., Зарко В.Е., Карасев В.В. // Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36. № 1. С. 161.
  54. Babuk V.A., Vasilyev V.A., Malakhov M.S. // J. Propul. Power. 1999. V. 15. № 6. P. 783.
  55. Babuk V.A, Vassilyev V.A., Sviridov V.V. // Combust. Sci. Technol. 2001. V. 163. P. 261.
  56. Самбамурти Д.К., Прайс Е.В., Сигмен Р.К. // Вестн. ПНИПУ. Аэрокосмическая техника (Пермь). 1985. Т. 3. № 1. С. 65.
  57. Куценогий К.П. Дис. … канд. техн. наук. Новосибирск: ИХКиГ, 1970.
  58. Градус Л.Я. Руководство по дисперсионному анализу методом микроскопии. М.: Химия, 1979.
  59. Fedotova T.D., Glotov O.G., Zarko V.E. // Propellants Explos. Pyrotech. 2007. V. 32. № 2. P. 160.
  60. Pang W., De Luca L.T., Fan X., Glotov O.G. et al. Boron-based fuel-rich propellant: properties, combustion, and technology aspects. Boca Raton (USA): CRC Press, 2019. P. 323.
  61. Глотов О.Г., Сорокин И.В., Черемисин А.А. // Физика горения и взрыва. 2023. Т. 59. № 6. С.91.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Массовые функции распределения частиц алюминия, среднего и крупного перхлората аммония по размерам.

Скачать (56KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема вариации состава топлив.

Скачать (163KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фотографии сосуда высокого давления (минибомбы) и его оснастки.

Скачать (460KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кадры видеозаписи процесса горения миниатюрного образца в минибомбе для отбора частиц–продуктов горения. Видеосъемка “на просвет” при освещении через тыльное окно минибомбы: левый кадр – вид до горения, правый кадр – в процессе горения: 1 – образец в стаканчике из оргстекла, закрепленный на кронштейне; 2 – проволока поджига; 3 – поверхность горения. Видно, что она сместилась от среза стаканчика вглубь (вверх); х – один из паразитных бликов-отражений, которые образуются на гранях стакана с замораживающей жидкостью; L – расстояние от образца до поверхности жидкости перед поджиганием образца.

Скачать (256KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние добавок-модификаторов на скорости горения исследованных топлив при давлении 0.35 МПа: цифры 1, 2, 3 соответствуют топливам линий 1, 2, 3 (см. рис. 2).

Скачать (65KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изменение безразмерной массы m80 частиц-агломератов: цифры 1, 2, 3 соответствуют топливам линий 1, 2, 3.

Скачать (69KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Влияние добавок на средние размеры D43 частиц-агломератов: цифры 1, 2, 3 соответствуют топливам линий 1, 2, 3; горизонтальные штриховые линии 1c, 2c, 3c – расчет по модели [57] для топлив линий 1, 2, 3.

Скачать (83KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение неполноты сгорания h в зависимости от типа добавки: цифры 1, 2, 3 соответствуют топливам линий 1, 2, 3.

Скачать (64KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Влияние добавок на размеры мелких частиц d32: цифры кривых 1, 2, 3 соответствуют топливам линий 1, 2, 3.

Скачать (58KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025