Генерация импульсов давления при истечении реагирующих гетерогенных струй в воздух

• Автор: Силакова, Мария Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Принципы, схемы и выгоды импульсных двигателей

1.2. Новый подход к решению задачи

1.3. Генерация ударных волн в трубе и в открытом пространстве

Глава 2. ПОДХОДЫ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ИМПУЛЬСНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

2.1. Инициирование быстрых волновых режимов в топливо-воздушных смесях в режиме самовоспламенения
2.2. Инициирование быстрых волновых режимов в топливо-воздушных смесях инжектированием продуктов реакции
2.3. Волновые процессы при истечении продуктов разложения изопропил нитрата и нитрометана в воздух

Проверка работоспособности схемы при использовании нитрометана в

качестве топлива

Проверка работоспособности схемы при использовании в качестве топлива изопропил нитрата,.р
2.4. Импульс тяги, генерируемый при истечении продуктов разложения изопропил нитрата и нитрометана в воздух
2.5. Характеристики работы импульсных устройств с многоструйным истечением продуктов разложения монотоплива в воздух
2.6. Многотактный режим струйного истечения при самовоспламенении монотоплив
2.7. Усиление искровых разрядов введением монотоплива в искровой промежуток
Исследования инициирования капли нитрометана электрическим разрядом в форкамере
Исследование впрыска струи продуктов из форкамеры малого объема в трубку-распределитель для создания скоростного многоточечного
впрыска продуктов в ТВС
Оптимизация экспериментальной установки направленная на увеличение скорости движения продуктов инициирования капли
нитрометана в канале
Глава 3. ГЕНЕРАЦИЯ ВЗРЫВНЫХ ВОЛН В КАНАЛАХ ПРИ СТРУЙНОМ ИСТЕЧЕНИИ ПРОДУКТОВ КОНВЕКТИВНОГО ГОРЕНИЯ СМЕСЕЙ ТВЕРДЫЙ ОКИСЛИТЕЛЬ-АЛЮМИНИЙ
3.1 Амплитуды и импульсы взрывных волн, полученных от зарядов различной конструкции
Исследование ТВС, предварительно созданной в канале
Создание ТВС при помощи инжектирования высокоскоростной
реагирующей струи
Методика получения ТВС при помощи заряда с разрывающейся
оболочкой
Двухтактная схема заряда
3.2 Электрические и эмиссионные свойства продуктов взрыва низкоплотных гетерогенных взрывчатых смесей
Оценка излучения из облака продуктов взрыва
Электропроводность продуктов взрыва
Облако продуктов взрыва как возможное рабочее тело МГДгенераторов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Одним из самых распространенных методов генерации взрывных волн -детонация энергетических материалов и газовых смесей — может оказаться не самым выгодным в некоторых практических применениях, где требуются ударные волны, долго сохраняющие высокую амплитуду и длительность, то есть обладающие большим импульсом при умеренном уровне максимального давления. Кроме того, во многих реальных ситуациях энергетические материалы детонируют в режимах, далеких от идеальных, с выделением только части энергии в самой детонационной волне и существенным вкладом догорания за плоскостью Чепмена-Жуге в поведение взрывной волны. В особенности это касается аварийных взрывов и взрывов гетерогенных смесевых зарядов, при которых реакция горения инициируется слабыми источниками энергии и разлетающийся реагирующий гетерогенный материал долго поддерживает ударную волну, расширяя тем самым зону разрушений. Поскольку в большинстве случаев смесе-вые энергетические материалы потенциально содержат больше энергии, чем гомогенные взрывчатые составы и, кроме того, возможное смешение расширяющихся богатых топливом продуктов может существенно увеличить выделившуюся энергию на единицу веса энергетического материала за счет меньшего количества окислителя в нем.
В отличие от так называемых идеальных взрывов, при которых стадия выделения энергии занимает пренебрежимо малое время по сравнению со временем распространения взрывных волн с практически важной амплитудой, исследованных достаточно подробно экспериментально и теоретически, эффективность неидеальных взрывов с затянутым тепловыделением зависит от многих факторов, среди них динамика превращения энергетического материала внутри взрывного устройства, от которой зависит начальная ударная волна, рождаемая в окружающей среде, и характеристики истечения богатых топливом продуктов: температура и концентрация частиц, способных реагировать с воздухом, скорость истечения, плотность струи; интенсивность смешения мате-

реактора, где устанавливался четырехканальный размножитель струи, что позволяло вовлекать в процесс реагирования больший объем окислителя (воздуха) в трубе. Средняя скорость распространения волны в объеме трубы не превышала 1000 м/с, а амплитуда волны сжатия - 10 атм.
Следовательно, можно сказать, что такая методика, хотя и позволяет получить детонационноподобный режим, но по причине значительных потерь топлива или из-за его частичного разложения при медленном нагреве, или из-за низкой скорости смешения его с воздухом в трубе, не приемлема для реальных двигательных установок.
2.4. Импульс тяги, генерируемый при истечении продуктов разложения
изопропил нитрата и нитрометана в воздух
Удельный импульс является важной количественной характеристикой реагирующей системы, определяющий ее работоспособность в конкретном устройстве. Для сравнительного анализа работоспособности исследуемых импульсных устройств на основе нитрометана и изопропил нитрата была использована уже описанная детонационная труба длиной 1.35 м и внутренним диаметром 95 мм, у которой в зависимости от постановки эксперимента менялось лишь устройство торцевой части, где происходило инжектирование реагирующего топлива или производилось инициирование уже заполнявшей трубу ТВС. Установка подвешивалась к потолку взрывной камеры на двух тягах длиной по
1.9 м. Импульс рассчитывался по методике баллистического маятника. Расчетная формула имеет следующий вид:
где М - масса всей установки в сборе, т - масса используемого топлива, у - перемещение установки, I — длина тяг, на которых была подвешена установка.
Чтобы выяснить надежность таких измерений, первые опыты по определению удельного импульса были проведены для стехиометрической пропилено-