|
Comments Off
|
Пиротехническая композиция алюминий + окись меди (А1 + fCuO) применяется в порошкообразном и таблетированном виде. Система разработана для использования в ядерных боеприпасах благодаря стойкости компонентов к воздействию нейтронного излучения, отличается термической стабильностью и малым газовыделением, образует при горении нагретые конденсированные частицы. Калорийность 864 кал/г, скорость горения 39,5 мм/с (при 1 кгс/см2).
Система черный порох+магний применяется в виде порошка и таблеток. Вследствие низкой калорийности черного пороха во многих составах используется присадка магния. Хотя эта система получила широкое распространение, возник ряд проблем, вызванных расслоением компонентов смеси и протеканием химических реакций между магнием и остаточной влагой в черном порохе, вследствие чего ухудшаются рабочие характеристики воспламенителя. Калорийность системы 1040 кал/г.
Композиция магний + нитрат натрия + нитрат калия (Mg + 4NaNO3+KNO3) используется в виде порошка и таблеток. Для изготовления элементов основного заряда воспламенителя с большим временем горения в состав смеси включается смола в качестве связующего. Благодаря покрытию смолой система обладает низкой гигроскопичностью. Вследствие образования при горении нагретых конденсированных частиц продукты сгорания обеспечивают эффективную передачу тепла. Система характеризуется высокой калорийностью (1456 кал/г). Скорость горения составляет 3,8 мм/с (при 1 кгс/см2).
|
5th Jul 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
Система магний + тефлон + витон применяется в основном для воспламенителей, хотя дополнительно может использоваться в качестве источника ИКизлучения и теплового источника для разрушения различных систем и материалов. Состав может применяться в виде порошка, таблеток, блоков и имеет следующие преимущества: а) является высокоэнергетическим источником, генерирующим продукты сгорания с повышенными энтальпией и температурой; б) хорошо подвергается глухому прессованию и экструзии; в) обеспечивает низкое содержание газовой фазы в продуктах сгорания. Однако состав имеет худшие характеристики воспламенения по сравнению с другими системами, продукты сгорания являются токсичными, калорийность системы 2200 кал/г, скорость горения зависит от соотношения компонентов и имеет порядок 1,8 мм/с (при 1 кгс/см2).
Цирконий + хромат бария (Zr + ВаСгО4) является одной из наиболее легко воспламенимых систем, которая применяется в относительно «безгазовых» воспламенителях, применяется в виде порошка или гранул и при горении образует нагретые частицы конденсированной фазы. Система характеризуется низким степенным показателем давления в законе скорости горения, а также относительно небольшой калорийностью (501 кал/г). Скорость горения составляет 71 мм/с (при 1 кгс/см2).
|
3rd Jul 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
При расходе продуктов сгорания воспламенителя начальная скорость распространения фронта пламени (у переднего торца заряда) составляла 13 м/с. При достижении пламенем заднего торца заряда скорость фронта увеличилась до 187 м/с (рис. 20). В случае неизменного расхода уменьшение отношения приводит к снижению скорости распространения пламени по заряду, поскольку повышение FKP вызывает уменьшение давления, а следовательно, и скорости протекания химических реакций. Максимальные скорости нарастания давления в период запуска РДТТ зафиксированы в среднем сечении канала заряда. Эта скорость достигала 5000 бар/с при F/FBB = 2,0 и 3000 бар/с при F/FKp=l,06. В условиях F/FKp=1,2 увеличение расхода воспламенителя от 10 до 22 г/с обеспечивало уменьшение задержки воспламенения заряда, с 65 мс до 20 мс. [41].
Следует отметить, что разработанные теоретические модели процессов при запуске РДТТ имеют ряд недостатков:
Не учитываются нестационарные эффекты в законе скорости горения СТТ, хотя интенсивность нарастания давления в канале достигает 5103 бар/с;
Пренебрегается эффектом вдува, который в реальном процессе имеет место в период индукции и вызывает уменьшение коэффициента теплообмена;
Не рассматривается структура турбулентного пограничного слоя.
Поэтому разработку теории процессов при запуске РДТТ пока нельзя признать достаточно завершенной Дальнейшее совершенствование этой теории позволит не только правильно рассчитывать тяговые характеристики РДТТ и давление, но и технически обоснованно установить верхний достижимый предел коэффициента объемного заполнения корпуса РДТТ уже на ранних этапах проектирования двигателя.
|
3rd Jul 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
Максимальное давление у переднего торца заряда достигается на 1,52 мс раньше, чем в конце заряда.
На рис. представлено сравнение теоретической и экспериментальной диаграмм “давление время” в период запуска и показано влияние учета в теоретической модели эффектов эрозионного горения. Таким образом, в рассматриваемом случае влияние эрозионного горения ТРТ на уровень давления в канале заряда достигает 35+40%. На рис. 17 приведены экспериментальные и расчетные данные о распределении давления вдоль канала заряда в разные характерные времена выхода двигателя на режим. В период индукции имеется хорошее совпадение давлений. Во время периода распространения пламени расчетное давление несколько ниже измеренного, в то время как при заполнении камеры сгорания расчетное давление несколько выше измеренного. Во всех измеренных точках имеется очень хорошее совпадение между расчетными и измеренными пиками давления. Расчетные распределения скорости газа и температуры за те же интервалы времени показаны на рис. 18 и 19 соответственно. Применение полной расчетно-теоретической модели обеспечило хорошее совпадение с экспериментальными данными. Установлено, что различие между расчетными и экспериментальными значениями периода задержки воспламенения заряда не превышает ±5%. Однако для правильного расчета необходимы достаточно точные исходные данные и, в частности, значение температуры продуктов сгорания воспламенителя.
|
2nd Jul 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
Для воспламенения заряда использовалась подача в канал газообразных кислорода и метана, зажигавшихся электрической свечой. Передний торец заряда располагается на расстоянии 42 мм от форсунок подачи воспламенительных компонентов. В этой промежуточной камере уже через 3 мс после подачи компонентов устанавливалось давление, составлявшее 80% от равновесного значения. Коэффициент избытка окислителя у воспламенительного состава составлял 0,930,98. Между задним торцом заряда и соплом был зазор 70 мм. В пяти сечениях вдоль канала были установлены датчики давления. Измерение температуры и тепловых потоков производилось с помощью малоинерционных датчиков. Для определения скорости горения заряда использовался метод гашения.
ТРТ содержало 80% ПА (30% с размером частиц 15 мкм и 70% — 180 мкм) и 20% связующего на основе сополимера бутадиена и акриловой кислоты.
При проведении экспериментов варьировалось отношение кр в диапазоне от 1,06 до 2,0.
Установлено, что после срабатывания воспламенителя в канале РДТТ устанавливается почти стационарный уровень давления 1,2 бар, который поддерживается в течение 35+40 мс (после включения воспламенителя). К этому моменту образуется очаг воспламенения ТРТ переднего торца заряда. Затем начинается распространение фронта пламени вдоль заряда и постепенное повышение давления, которое заканчивается.
|
28th Jun 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
Рассмотрим наиболее распространенные пиротехнические композиции, располагая их последовательно по порядку их практической полезности и широты применения.
Пиротехническая система бор + нитрат калия (В + KNO3) используется главным образом в таблетированном виде и находит широкое применение вместо черного пороха в воспламенителях для РДТТ с высотным запуском. Характерные особенности композиции: а) легкость воспламенения при низких давлениях (на больших высотах); б) высокое содержание газовой фазы в продуктах сгорания; в) слабая зависимость скорости горения от давления. Калорийность системы 1550 кал/г; скорость горения 9,9 мм/с при давлении 1 кгс/см2. Для придания необходимых технологических свойств в систему добавляют каучук. Она используется в следующем составе (в %) KNO3— 71; В —24; каучук —5.
Высококалорийная смесь алюминиевого порошка с перхлоратом калия (калорийность 2490 кал/г) имеет шифр А1С1О и применяется в виде таблеток и блоков. Это одна из наиболее высокоэнергетических композиций, находящих применение, однако она плохо воспламеняется при низких давлениях. Скорость горения (при 1 кгс/см2 ¦— 9,9 мм/с) сильно зависит от давления! Композиция чаще всего представляет собой стехиометрическую смесь из 35% А1 и 65% КС1О4. Позднее в смесь А1С1О стали вводить этилцеллюлозную связку.
|
1st Jun 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
Для экспериментального исследования процессов горения заряда СТТ в период запуска РДТТ и проверки теоретических методом применяются специальные моделирующие установки, В которых производится скоростная киносъемка процессов горения через прозрачные окна в стенках камеры.
Одна из таких установок [41] представляла собой плоскую камеру, в которой были установлены два параллельных блока ТРТ в форме пластин длиной 495 мм, шириной 25,4 мм и толщиной свода 6,35 мм. Между пластинами был образован канал прямоугольного сечения (25,4X6,35 мм), боковые стенки которого (из нержавеющей стали) были покрыты слоем термоизоляции на основе сополимера бутадиена и акриловой кислоты, эпоксида с 50% окиси титана. В период запуска модельного РДТТ абляция этого покрытия была очень невелика.
|
30th May 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
окислители — перхлорат калия КС1О4; нитрат барияBa(NO3)2; калия KNO3 и натрия NaNO3, перекись и хроматбария ВаО2, ВаСгО4 и др.;
горючие — металлы (магний, цирконий, алюминий, бор,титан) и сплавы (алюминий + магний, цирконий + никель), неметаллы (фосфор, углерод, сера); неорганические соединения(сульфиды, фосфиды, силициды и др.); органические соединения (углеводороды);
3) цементаторы (связующие) — органические полимеры, обеспечивающие механическую прочность пиротехнических со-ставов (идитол, канифоль, эпоксидные смолы, каучуки, этилцеллюлоза) ;
4) другие добавки, играющие роль ускорителей или замедлителей горения или уменьшающие чувствительность составов ктрению (флегматизаторы).
На первой стадии отработки пиротехнических составов использовались двойные смеси металлов с нитратом натрия и пер-хлоратом калия. Величины максимальных тепловых эффектов с использованием этих компонентов представлены в таблице 2. Как следует из таблицы, наибольшим тепловым эффектом обладают составы алюминия с нитратом натрия и перхлоратом калия.
|
26th May 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
Рассмотрены существующие теории воспламенения (зажигания) ТРТ (теории воспламенения в твердой и газовой фазах, гипергольная теория воспламенения), общим положением которых является предварительный нагрев ТРТ до определенной температуры (или подвод необходимого количества тепла), при которой начинается интенсивное образование продуктов газификации или возбуждаются экзотермические реакции.
Описаны физическая картина процесса запуска РДТТ и теоретические методы его расчета. Эти методы с использованием ЭВМ позволяют при проектировании РДТТ определять влияние характеристик горения ТРТ (с учетом эрозии), эффектов трения и теплообмена, параметров воспламенителя и других характеристик на распределение давления по тракту РДТТ и диаграмму давление — время в период запуска двигателя.
Недостатками большинства применяемых теоретических мо-делей процесса в канале заряда являются рассмотрение течения в одномерной постановке, использование эмпирических и полуэмпирических зависимостей для скорости горения ТРТ и коэффициента эрозии, предположение о завершенности процесса горения и химических реакций в тонкой зоне пламени, отсутствие учета эффектов нестационарности на скорость горения и др. Усовершенствование расчетных методов позволит уменьшить количество огневых испытаний и их стоимость при отработке РДТТ.
Проанализирована роль технологических загрязнении по-верхности заряда ТРТ при возникновении аномального запуска РДТТ.
Описаны методы моделирования технологических загрязнений ТРТ для выработки технических требований к системе неразрушающего контроля РДТТ и анализа результатов аномальных запусков натурных РДТТ.
|
23rd May 2011
|
Теги:
|
|
Comments Off
|
Рассматриваются два режима работы сопла: докритический и сверхкритический.
Для расчета локального коэффициента конвективного теплообмена (в отсутствии эффектов вдува) между потоком продуктов сгорания и поверхностью (еще не воспламенившейся) заряда СТТ применяется соотношение
После воспламенения СТТ в рассматриваемом сечении заряда величина ас принимается равной нулю если поток продуктов сгорания контактирует с негорючими (конструктивными) элементами РДТТ, то расчет теплообмена также производится с помощью соотношения (18).
Вычисление (методом итерации) коэффициента трения производится по формуле.
Для расчета скорости горения СТТ с учетом эффектов эрозионного горения используется уравнение в форме:
Уравнения (18) и (19) содержат температуру поверхности заряда Ts Для ее расчета используется дифференциальное уравнение (в частных производных) теплопроводности в заряде и соответствующее граничное условие, приравнивающее внешний поток тепла к потоку тепла внутрь заряда (функция времени). В результате ряда преобразований для расчета Ts получено обычное дифференциальное уравнение.
Уравнение (21) решается совместно с остальными уравнениями, что позволяет определить зависимость температуры продуктов сгорания в канале Т от процессов течения и теп-лообмена.
В работе Summerfuld и др. [41] рассмотренная выше система уравнении была решена численно на ЭВМ для ряда частных случаев при этом использовалась частичная линеаризация дифференциальных уравнений.
|
16th May 2011
|
Теги:
|
