Влияние добавок-модификаторов на характеристики горения модельных смесевых алюминизированных топлив

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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