Относительное изменение скорости горения стт при введении металлов

Металл	dм, мкм	СТТ с ПХА при р, МПа		СТТ с ПХК при р, МПа
		1	5	1	5
Мg	10	1,58	1,30	1,72	1,13
Al	12	1,29	1,14	1,20	1,06
Ti	16	1,0	1,05	1,07	0,95
Zn	6	0,88	0,92	1,08	1,08
B	1	1,20	1,27	1,84	1,20

Из них следует, что при примерно равном диаметре частиц скорость горения состава с Мg независимо от вида окислителя выше скорости горения состава с Al.

Однозначный вывод о степени влияния других металлов и бора сделать трудно из-за значительного различия размеров частиц. В то же время, несмотря на то, что частицы Zn примерно в 2 раза меньше, чем частицы Мg и Al, скорость горения топлива при введении Zn в общем случае практически не изменяется. Влияние бора, несмотря на десятикратное уменьшение размера частиц по сравнению с Мg, менее существенно, чем влияние Мg.

Отсутствие ощутимого влияния Ti на скорость горения обусловлено, по-видимому, не сравнительно большим размером частиц, а высокой (по сравнению с Мg и Al) энергией активации воспламенения.

Влияние дисперсности и других характеристик металлического горючего, а также его количества на скорость горения перхлоратаммониевых СТТ в наибольшей степени изучено для алюминия. Для бутилкаучуковых СТТ (состав 85/15) установлено, что с увеличением содержания алюминия АСД-1 взамен ПХА скорость горения и ее зависимость от давления монотонно снижаются. Если АСД-1 вводить взамен ГСВ (состав 70/30), скорость горения топлива увеличивается. Такой характер действия Al обусловлен влиянием его на коэффициент обеспеченности топлива окислительными элементами a_ок: в первом случае a_ок уменьшается, во втором - возрастает.

При сохранении a_ок или соотношения ПХА/ГСВ постоянными влияние содержания Al на скорость горения также может быть неоднозначным, так как зависит от дисперсности Al, состава топлива (величины a_ок, наличия модификаторов горения) и других факторов.

Влияние размера частиц Al (18%) на скорость горения полибутадиенового топлива типового состава приведено в табл. 6.3.

Из данных табл. 6.3 следует, что с уменьшением размера частиц Al (в исследованном диапазоне) скорость горения увеличивается. Замена стандартных порошков с d » 5…35 мкм на ультрадисперсные с d » 0,1...0,2 мкм приводит к повышению скорости горения в 2...3 раза.

Т а б л и ц а 6.3

Зависимость скорости горения полибутадиенового стт от диаметра частиц алюминия и давления

d, мкм	u, мм/с, при p, МПа					Du/u×100, %, при р, МПа
	2	4	6	8	2		4	6	8
15…35 5…25 0,20…0,57 0,10…0,22	5,2 8,3 12,7 14,7	6,8 10,6 17,6 19,4	8,2 12,4 22,1 23,7	9,5 13,6 26,0 28,5	- 60 144 178		- 55 158 186	- 51 170 189	- 43 174 200

Наличие модификаторов горения в составе СТТ приводит к изменению состава продуктов и скорости превращения основных компонентов, а в результате - и скорости горения топлива. Эти факторы обусловливают также изменение характера и степени влияния Al на скорость горения. Так, скорость горения топлива без катализатора при введении до 7% Al (d = 15...35 мкм) несколько уменьшается, а при более 7% - возрастает. В присутствии катализатора скорость горения увеличивается во всем диапазоне изменения содержания Al. При этом эффективность действия Al в катализированном топливе на 10...20% выше, чем в топливе без катализатора.

Аналогичный характер влияния Al на скорость горения наблюдается и для других составов СТТ. Специальные экспериментальные исследования процесса горения СТТ с Al подтверждают гипотезу о механизме действия металлов на скорость горения. Так, с помощью метода "горячего блока" определена энергия активации воспламенения топлив с различной дисперсностью Al в диапазоне температур 400...600°С. Установлено, что с уменьшением размера частиц Al время задержки воспламенения и энергия активации уменьшаются.

Одна из особенностей горения алюминийсодержащих СТТ - укрупнение частиц металла в результате слипания и слияния на поверхности горения (агломерация). На степень агломерации металла оказывают влияние многие факторы: природа окислителя, ГСВ и их соотношение, дисперсность металла и окислителя, давление в камере сгорания и др. При прочих равных условиях одним из определяющих факторов является скорость горения топлива.

Степень агломерации влияет также на скорость и полноту сгорания металла и скорость горения топлива в целом. Этим, по-видимому, и обусловлено более эффективное воздействие Al на скорость горения СТТ с катализаторами. Так, например, в результате определения оптическим методом максимальной температуры пламени Т_max (р = 0,1 МПа) при горении СТТ с Al установлено, что в присутствии катализатора (Fe₂O₃, CuO×Cr₂O₃) она возрастает. Для составов с ингибитором LiF Т_max уменьшается. Кинематографирование пламени показало, что в присутствии катализаторов, в частности CuO×Cr₂O₃, резко уменьшается количество треков горящих частиц Al, а для топлив с ингибитором горения LiF, наоборот, количество треков увеличивается.

17