Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 18
1.1. Динитрамид аммония (АДНА) и конденсированные системы (КС) на его основе 18
1.1.1. Динитрамид аммония - экологически чистый окислитель ракетных топлив 18
1.1.2. Структура пламени АДНА под действием лазерного излучения 20
1.1.3. Тепловая структура пламени АДНА 21
1.1.4. Скорость горения АДНА 23
1.1.5. Спектроскопические методы исследования структуры пламени АДНА 24
1.1.6. Горение КС на основе АДНА 26
1.2. Горение октогена/гексогена и смесей на их основе с глицидилазидным полимером...27
1.2.1. Горение октогена (HMX) при атмосферном давлении 27
1.2.2. Горение гексогена (RDX) при атмосферном давлении 34
1.2.3. Горение смесей нитрамин/ГАП (глицидилазидный полимер)
1.2.3.1 Скорость горения смесей нитрамин/ГАП 38
1.2.3.2 Горение отвержденных смесей октоген/ГАП
1.2.3.3. Тепловая структура смесей нитрамин/ГАП 39
1.2.3.4. Горение смесей нитрамин/ГАП под действием лазерного излучения 40
1.3. Термическое разложение - стадия процесса горения 43
1.3.1. Термическое разложение - стадия процесса горения 43
1.3.2. АДНА. Метод “температурного скачка” - высокий темп нагрева 43
1.3.3. АДНА. Низкий темп нагрева 44
1.3.4. АДНА. Молекулярный комплекс и термическое разложение продуктов сублимации 46
1.3.5. Поликапролактон. Низкий темп нагрева 47
1.3.6. Гексоген/октоген. Низкий темп нагрева 48
1.3.7. Гексоген/октоген. Высокий темп нагрева 49
1.4. Моделирование структуры пламени КС 50
1.4.1. Моделирование структуры пламени АДНА 53
1.4.2. Модели пламени гексоген/октоген (RDX/HMX) 55
1.4.3. Модели горения смесей нитрамин/ГАП 60
1.5. Методы исследования химической структуры пламени 63
1.5.1. Зондовая молекулярно-пучковая масс-спектрометрия 63
1.5.2. Типы зондов 64
1.5.3. Основные элементы системы формирования газодинамического молекулярного пучка..65
1.5.4. Возмущения пламени при зондовом отборе из пламен 66
1.5.5. Спектроскопические методы исследования структуры пламени твердых топлив 69
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 71
2.1. Объекты исследования. Характеристики индивидуальных компонент и КС 71
2.2. Масс-спектрометрический комплекс
2.2.1. Масс-спектрометрический комплекс 73
2.2.2. Камера сгорания на 10 атм 73
2.2.3. Сканирующий механизм 75
2.2.4 Выбор оптимальных условий работы сканирующего механизма для исследования
структуры пламени КС при высоком давлении 75
2.2.5. Система автоматической остановки двигателей сканирующего механизма в условиях высоких скоростей перемещения образца и/или нахождения в условиях высоких температур..77
2.2.6. Схема синхронизации масс-спектрометрических измерений и видеозаписи момента касания зондом поверхности горения конденсированных систем 2.2.7. Молекулярно-пучковая система отбора пробы 80
2.2.8. Зонды для исследования структуры пламен конденсированных систем 81
2.2.8.1 Быстрогорящие низкотемпературные КС 81
2.2.8.2 Медленногорящие высокотемпературные КС при давлении 1 атм 82
2.2.8.3. Быстрогорящие высокотемпературные КС при давлении 5 и 10 атм 83
2.2.9. Влияние зондов на структуру пламени смеси октоген/ГАП при давлении 5 атм 84
2.2.10. Влияние зондов на структуру пламени смеси октоген/ГАП при давлении 10 атм 88
2.2.11. Масс-спектрометр 88
2.2.12. Система сбора и обработки информации 88
2.3. Калибровка молекулярно-пучковой системы отбора пробы 91
2.3.1. Индивидуальные газовые компоненты 91
2.3.2. Калибровочные коэффициенты и масс-спектры для паров КС
2.3.2.1. Пары АДНА и продукты диссоциативной сублимации NH4NO3 95
2.3.2.2. Количественное определение концентрации паров октогена 96
2.3.2.2. Количественное определение концентрации паров гексогена 101
2.4. Методика измерений температурных профилей в пламени КС с помощью термопар...102
2.4.1. Возможности термопарного метода 102
2.4.2. Характеристика термопар, применяемых для исследования структуры пламен КС 103
2.4.3. Форма термопары 107
2.4.4. Оценка погрешности измерения максимального температурного градиента, измеряемого термопарой 107
2.4.5. Учет тепловых потерь термопары излучением 107
2.4.6. Каталитические эффекты на поверхности термопары 108
2.5. Методика измерения скорости горения КС 108
2.5.1. Тензометрический метод 108
2.5.2. Метод обработки результатов видеосъемки перемещения поверхности горения 109
2.6. Исследование структуры пламени КС при давлении 40 атм 111
2.7.1 АДНА. Одноступенчатая система отбора пробы 111
2.7.2. АДНА/ПКЛ. Двухступенчатая система отбора пробы 112
Результаты и обсуждение 115
ГЛАВА 3. Структура пламени адна при давлении 1, 3, 6 И 40 АТМ 115
3.1. Скорость горения 115
3.2. Структура пламени АДНА при давлении 1 атм 116
3.2.1. Состав конечных продуктов сгорания АДНА при давлении 1 атм. Метод “многоступенчатого” анализа с вымораживанием 116
3.2.2. Химическая структура пламени АДНА при давлении 1 атм. Масс-спектрометрический метод in situ 118
3.2.3. Тепловая структура пламени АДНА при давлении 1 атм 1 3.3. Структура пламени АДНА при давлении 3 атм 123
3.4. Структура пламени АДНА при давлении 6 атм 129 3.5. Структура пламени АДНА при давлении 40 атм 131
3.5.1. Скорость горения и тепловая структура пламени 131
3.5.2. Химическая структура пламени АДНА при давлении 40 атм 133
3.6. Обсуждение результатов по структуре пламени АДНА при различных давлениях 134
3.6.1. Состав продуктов пиролиза АДНА при давлении 1 атм 134
3.6.2. Структура пламени АДНА при давлении 3, 6 и 40 атм
3.7. Анализ продуктов газификации АДНА при давлении 3 атм 141
3.8. Моделирование структуры пламени АДНА 143
3.9. Основные результаты и выводы Главы 3 149
ГЛАВА 4. Структура пламени смесей АДНА/ПКЛ 151
4.1 Влияние молекулярного веса поликапролактона и добавки CuO на скорость горения 151
4.2. Влияние добавки CuO на тепловую структуру волны горения смеси АДНА/ПКЛ (10000) при давлении 40 атм. Механизм и место действия катализатора CuO 153
4.3. Состав и температура конечных продуктов горения АДНА/ПКЛ(10000) при 40 атм 155
4.4. Структура пламени смеси АДНА/ПКЛ(1250) при давлении 1 атм 157
4.5. Обсуждение результатов исследования горения топлив АДНА/ПКЛ 160
4.6. Основные результаты и выводы Главы 4 163
ГЛАВА 5. Структура пламени гексогена при давлении 1 АТМ 165
5.1. Химическая структура пламени 165
5.2. Анализ состава конечных продуктов горения 169
5.3. Анализ состава продуктов вблизи поверхности горения 171
5.4. Основные результаты и выводы Главы 5 176
ГЛАВА 6. Структура пламени октогена при горении в воздухе при давлении 1 АТМ 178
6.1. Химическая структура 178
6.2. Состав продуктов вблизи поверхности горения 180
6.3. Анализ состава конечных продуктов горения 183
6.4. Расчет состава продуктов газификации октогена и величины тепловыделения в реакционном слое конденсированной фазы октогена 185
6.5. Оценка давления паров октогена в пламени при давлении 1 атм 191
6.6. Анализ масс-спектра продуктов газификации октогена 191
6.7. Основные результаты и выводы Главы 6 192
ГЛАВА 7. Структура пламени нитрамин/гап при давлении 5 И 10 АТМ 193
7.1. Скорость горения 193
7.2. Тепловая структура волны горения смеси октоген/ГАП при давлении 5 атм 194
7.3. Структура пламени смеси октоген/ГАП при давлении 5 атм 195
7.4. Тепловая структура пламени нитрамин/ГАП при давлении 10 атм 199
7.5. Химическая структура пламени смесей нитрамин/ГАП при давлении 10 атм 201
7.6. Влияние давления на состав продуктов горения вблизи поверхности смеси октоген/ГАП.205
7.7. Основные результаты и выводы Главы 7 207
Основные результаты и выводы 208
Литература
