Исследование процессов воспламенения и горения высокоэнергетических материалов, содержащих ультрадисперсный порошок алюминия

• Автор: Коротких, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

1. Особенности зажигания и горения высокоэнергетических материалов, содержащих ультрадисперсные порошки металлов
1.1. Способы получения и основные характеристики ультрадисперсних порошков металлов
1.1.1. Характеристики дисперсного состава порошков
1.1.2. Анализ способов получения ультрадисперсных порошков
1.1.3. Физико-химические свойства ультрадисперсных порошков металлов
1.2. Требования к металлическим горючим как к компонентам
высокоэнергетических материалов
1.3. Зажигание и горение высокоэнергетических материалов,
содержащих ультрадисперсные порошки металлов
1.3.1. Смесевые твердые топлива
1.3.2. Гелеобразные топлива
2. Исследование физико-химических характеристик порошков
алюминия
2.1. Дисперсные характеристики порошков
2.2. Определение удельной и насыпной плотности порошков
алюминия
2.3. Определение гигроскопичности порошков алюминия и
адсорбции влаги
2.4. Определение содержания активного алюминия
2.5. Определение температуры окисления порошков алюминия
3. Экспериментальное исследование процесса воспламенения
смесевых композиций

3.1. Характеристики смесевых композиций
3.1.1. Методика изготовления смесевых композиций
3.1.2. Составы смесевых композиций
3.2. Воспламенение смесевых композиций с помощью лучистого
нагрева
3.2.1. Методика исследования
3.2.2. Результаты исследования
^ 3.3. Воспламенение смесевых композиций с помощью
кондуктивного нагрева
3.3.1. Методика исследования
3.3.2. Результаты исследования
4. Экспериментальное исследование процесса горения
смесевых композиций
4.1. Составы смесевых композиций
^ 4.2. Горение смесевых композиций на воздухе
4.3. Горение смесевых композиций в бомбе постоянного давления
4.4. Результаты исследования
4.5. Механизм горения смесевых композиций
5. Экспериментальное исследование процесса воспламенения
гелеобразных топлив
5.1. Методика изготовления гелеобразных топлив
5.2. Воспламенение гелеобразных топлив
* 5.3. Результаты исследования
Заключение
Список литературы

Актуальность темы диссертации. Повышение энергетических характеристик высокоэнергетических материалов (ВЭМ) в последние 40 лет связано с использованием порошков металлов (в основном алюминия) в качестве одного из основных компонентов, весовое содержание которого в твердых ракетных топливах (ТРТ) достигает 22 %. Опыт использования, а также обширные экспериментальные и теоретические исследования таких топлив, проводившиеся в России, США, Западной Европе, Японии и Китае, выявили ряд их недостатков, обусловленных недогоранием металла, двухфазными потерями удельного импульса тяги двигателя и эрозионным воздействием на стенки соплового блока.
Создание нового поколения ВЭМ требует поиска новых альтернативных подходов, в качестве которых наиболее перспективными представляются разработка ТРТ с принципиально новыми рецептурами окислителей и горючих, а также применение в составе ВЭМ ультрадисперсных порошков (УДП) металлов, размеры частиц которых на порядки ниже, чем у штатных порошков [1-5]. "*
В развитых странах (США, Германия, Италия, Франция) проводятся широкомасштабные скоординированные исследования по созданию нового поколения твердотопливных и гелеобразных композиций, содержащих УДП металлов. Среди иностранных исследовательских центров наиболее активно работают в этом направлении Pensylvania State University, USA (K.K. Kuo, M.M. Mench, S.R. Tums, S.C. Wong), Politecnico di Milano, Solid Propulsion Laboratory, Italy (L. De Luca, F. Severeni, L. Golfetti), Argonide Corporation, USA (F. Tepper, L.A. Kaledin), Conseiller Scientifique Matériaux, France (Christian Perut, Guy Jacob) и ряд других организаций. В целом проводимые работы представляют скоординированную совокупность поисковых и прикладных исследований в области создания перспективных топливных композиций на основе УДП металлов. Такой подход при наличии полноценного финансирования работ позволяет обеспечить достижение поставленных целей
исследованиях пикнометр калибровали жидкостью, не растворяющей испытуемое вещество (дистиллированной водой).
Порядок измерения следующий:
1. Взвешивали исследуемое вещество и помещали в пикнометр;
2. Дополняли пикнометр калибровочной жидкостью и определяли суммарную массу;
3. Удельную плотность определяли по формуле:
Р=-(2-7)
»2]
где т - масса калибровочной жидкости, г; р3 - плотность калибровочной жидкости, г/см3; т2 - масса пробы исследуемого вещества, г; ту - масса калибровочной жидкости, налитой в пикнометр после помещения навески, г.
Результатом измерения являлось среднее арифметическое значение из (3 -г 5) параллельных измерений. Результаты измерений приведены в табл. 2.3.
Удельная плотность большинства исследуемых образцов алюминия близка к табличным данным - 2.7 г/см3 [88]. Исключение составляют порошки, полученные пневматическим методом, плотность которых равна 2.99 г/см3. Следует отметить, что отклонение полученных данных от справочных значительно превышает разбросы параллельных опытов.
Одной их характеристик УДП является насыпная плотность (рв), отражающая дисперсность, состояние поверхности частиц. Насыпную плотность определяли с помощью цилиндрического пикнометра объемом 7 см3 по формуле:
(2.8)
где т2 - масса пикнометра с веществом, г; т - масса пикнометра, г; V- объем пикнометра, равен 7 см3.
При заполнении пикнометра навеской полностью исключали уплотнение последней, т.е. любое встряхивание [88]. Результатом измерения является среднее арифметическое из 5 параллельных измерений. Разброс опытных