Том 16, № 3 (2023)

Впервые проведено детальное кинетическое моделирование поведения неразбавленных смесей метана с кислородом с добавками СО₂  и Н₂О с учетом образования микрогетерогенных частиц сажи в диапазоне температур 1500–1800 К при давлении $P_{50}=1$ бар. Появление частиц сажи наблюдалось для богатых смесей, начиная с коэффициента избытка топлива $\varphi =\mathrm{3,33}$. На нижнем пределе исследуемого диапазона температур $T_{50}=1500$ К образуется небольшое количество частиц сажи (менее 1% по массе атомов С), и существенного влияния на остальные параметры реагирующей системы они не оказывают. Заметное влияние частиц сажи при $T_{50}=1500$ К наблюдается для $\varphi =8.0$. Наиболее ярко это проявляется в том, что температурный профиль процесса заметно меняется. При добавках воды на нем наблюдаются два максимума на временах порядка 0,01 и 0,1 с. В случае добавок СО₂ второй максимум почти не выражен. Сложный профиль температуры приводит к появлению второго максимума концентрации гидроксильных радикалов ОН при $~\mathrm{0,1}$ с. 

При проектировании силовых установок нового типа, работающих на детонационном горении топлив, используется концепция <<быстрого>> перехода горения в детонацию (ПГД): пламя, возникшее от слабого источника зажигания, ускоряется настолько быстро, что ударная волна высокой интенсивности образуется на минимальном расстоянии от источника зажигания, а сама интенсивность ударной волны оказывается достаточной для ее быстрого перевода в детонацию с помощью того или иного дополнительного воздействия. Концепция быстрого ПГД подразумевает принятие специальных мер по организации горения смеси в трубе: необходимо предусмотреть эффективные средства ускорения пламени и ударной волны, образованной пламенем. На новой эталонной импульсно-детонационной трубе (ЭДТ), используемой в работе, благодаря использованию трубы с диаметром, близким к предельному диаметру распространения детонации для воздушных смесей штатных углеводородных горючих, спирали Щёлкина, обеспечивающей быстрое ускорение пламени, и участка спиралевидной трубы с десятью витками, обеспечивающего газодинамическую фокусировку ударной волны, порожденной пламенем, удавалось надежно регистрировать ПГД в воздушных смесях газообразных горючих с существенно различающейся детонационной способностью (ДС) (водород, метан, пропан, этилен и бинарные смеси водород + метан, водород + пропан и водород + этилен) на кратчайших расстояниях и за кратчайшее время.

С помощью метода математического планирования эксперимента оптимизирована рецептура вспенивающегося полимерного композиционного материала на основе этилен-винилацетатного термопластичного связующего. Для определения зависимости характеристик горючести (максимального приращения температуры и потери массы) композита от содержания компонентов в составе его газококсообразующей системы (ГКС) применяли регрессионную модель полного факторного эксперимента (ПФЭ) с использованием достроенной матрицы ортогонального центрально-композиционного плана (ОЦКП) двухфакторной модели эксперимента 2-го порядка. Корректировкой соотношения компонентов ГКС, состоящей из аммонийного фосфата, амина и карбонатного минерала, получен трудногорючий материал с улучшенной термоизолирующей способностью. Для исследуемой композиции установлено, что одним из факторов, обусловливающих снижение горючести и повышение предела огнестойкости (до 104 мин), является образование вспененной механически прочной коксообразной структуры, устойчивой в широком температурном интервале (300–800 С).

Представлены результаты экспериментального исследования с помощью высокоскоростной видеосъемки распространения горения нанотермитов (НТ) Al/CuO через инертные преграды в замкнутых оболочках (трубках) из кварцевого стекла. В качестве инертных преград были использованы вискоза и воздушные промежутки. При прохождении преграды из вискозы скорость распространения светящегося фронта (которую авторы связывают со скоростью горения) заметно падала, но после входа в НТ — восстанавливалась до исходной величины. Что касается воздушных промежутков, то при разлете в воздух скорость увеличивалась в 2–3 раза, затем устанавливался обычный режим распространения. Наличие в трубке c термитной смесью воздушных промежутков позволяет значительно снизить массу этой смеси при незначительном уменьшении средней скорости горения по сравнению с полностью заполненной трубкой той же длины.

Впервые синтезированы новые энергоемкие соединения 4,8-дицианометил-4H,8H-дифуразано[3,4-b:3',4'-e]пиперазин (ДЦМФП) и 4,8-дитетразолометил-4H,8H-дифуразано[3,4-b:3',4'-e]пиперазин (ДТМФП). Описан синтез этих соединений. Оба соединения исследованы как возможные диспергаторы твердых топлив для газогенерирующих двигателей, определены их плотности, энтальпии сгорания и образования, чувствительности к удару и трению (у ДЦМФП чувствительность очень низкая, на уровне тротила; у ДТМФП — на уровне октогена), оценена баллистическая эффективность твердых топлив на основе ДЦМФП и ДТМФП (у 7-амино-7Н-дифуразано[3,4-b:3',4'-f]фуроксано[3'',4''-d]азепина, он же Az(O)NH₂ , первый выигрывает 4%, второй проигрывает $~\mathrm{1,5}\%$), проведено сравнение и с рядом других диспергаторов, разрабатываемых в течение последних нескольких лет. Методом дифференциального термического анализа (ДТА) в неизотермическом режиме проведено предварительное тестирование ДЦМФП и ДТМФП на термостойкость, показано, что эти компоненты весьма стабильны, так называемая температура начала интенсивного разложения составляет 312 и 270°C соответственно.

Калориметрическим методом определены энтальпии сгорания и энтальпии образования трех тринитрометильных производных 1,3,5-триазина. Полученные данные могут быть полезны для расчетов термохимических свойств родственных соединений методом замены функциональных групп. Термохимические характеристики тринитрометильных групп из производных 1,3,5-триазина сопоставлены с соответствующими свойствами этих групп в азолах и нитроалканах.