ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 536.46

Технічна механіка, 2021, 1, 63 - 67

ВПЛИВ ТЕРМОГАЗОДИНАМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЧАСТОК ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ПАЛИВА НА ШВИДКІСТЬ ЙОГО ГОРІННЯ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2021.01.063

Козін В. С.

Козін В. С.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Метою цієї роботи є виключення можливості вибуху ракетного двигуна, працюючого на швидкогорящому твердому паливі. Використані міркування по аналогії з раніш проведеними експериментами. Наведено різні варіанти збільшення швидкості горіння палива в камері згоряння ракетного двигуна твердого палива. Дано приклади того, як швидкість горіння твердого ракетного палива залежить від розмірів часток металевого пального і окислювача. Проаналізовано причину нестабільного горіння твердого ракетного палива при високих значеннях тиску в камері згоряння, що обумовлено нестабільністю горіння газової фази на околицях точки біфуркації. Теорію нестаціонарного горіння пороху академіка Я.Б. Зельдовича застосовано для аналізу динаміки вибуху маршового твердопаливного двигуна ракети «Грім-2». Застосування такого методу аналізу раніше невідомо. Висловлена версія зв`язаності цього явища з дисперсністю перемелення алюмінію дозволяє збільшити швидкість горіння в камері згоряння твердопаливного двигуна без підвищення тиску і, тим самим, уникнути досягнення околиці точки біфуркації. Розглянуто процес горіння твердого палива з різною дисперсністю алюмінію. Визначені і обґрунтовані найбільш оптимальні розміри часток металевого пального і окислювача для виключення можливого вибуху. У разі використання в паливі субмікронного алюмінію, відбувається підключення додаткової енергії активації випаровування перхлорату амонію, що обумовлено інфрачервоним випромінюванням частинок алюмінію при відповідній радіаційній температурі. Таким чином, відбувається збільшення газоприходу в канал заряду, що перешкоджає пригніченню сублімації перхлорату високим тиском. Це важливо, коли конструкційні матеріали кокону двигуна не можуть витримувати високий тиск в каналі заряду. Такий підхід підвищує стійкість і швидкість горіння твердого палива. Показана неможливість використання для ракети «Грань» того ж твердого палива, що і в составі двигуна ракети «Грім-2». Запропоновано збільшувати швидкість горіння включенням в состав твердого ракетного палива дрібнодисперсного алюмінію.
     

тверде ракетне паливо, камера згоряння, ракетний двигун твердого палива, швидкість горіння, перхлорат амонію

1. Зельдович Я. Б., Лейпунский О. И., Либрович В. Б. Теория нестационарного горения пороха: монография. М.: Наука, 1973. 132 с.

2. Osborn I. R., Renie I. P. Temperature and pressure sensitivity of aluminized propellants. AIAA Pap. 1980. № 1166. 15 p.

3. Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей: монография. М.: Машиностроение, 1989. 463 с.

4. Козин В. С. Особенности горения твёрдых ракетных топлив с микродисперсным и наноалюминием. Фізика аеродисперсних систем. 2019. Випуск 56. С. 91–96. https://doi.org/10.18524/0367-1631.2019.56.170839

5. Гумницкий В. П. Арестов А. П., Серебрянский В. Н. Основы теории горения твёрдых топлив: учебное пособие. Дніпропетровськ: Видавництво ДДУ, 1993. 163 с.

6. Сарнер С. Химия ракетных топлив: пер. с англ. М.: Мир, 1969. 488 с.

7. Аввакумов Е. Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1986. 303 с.

8 Де Лука Л. Т., Гальфетти Л., Северини Ф., Меда Л. и др. Горение смесевых твердых топлив с наноразмерным алюминием. Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41, № 6. С. 80–93. https://doi.org/10.1007/s10573-005-0080-5

Copyright (©) 2021 Козін В. С.

Copyright © 2014-2021 Технічна механіка