ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ ЗА 2020 г. по Государственному заданию № 0082-2019-0006 по теме: ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГОЕМКИХ МАТЕРИАЛОВ И РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭТИМИ ПРОЦЕССАМИ (Рег. № AAAA-A21-121011990037-8)

В отчете представлен цикл работ, выполненных в 2020 г. сотрудниками отдела горения и взрыва ФИЦ ХФ РАН в рамках Госзадания по программе № 44.8 по теме 0082-2019-0006: «Фундаментальные исследования процессов превращения энергоемких материалов и разработка научных основ управления этими процессами». Объектом исследования являются фундаментальные процессы превращения энергоемких материалов и разработка научных основ управления этими процессами. Цель работы — на основе фундаментальных исследований свойств и закономерностей горения и детонации энергоемких конденсированных и газообразных веществ разработать технологии и устройства для их использования. В работе выполнен ряд теоретических исследований. Проведено исследование зависимости турбулентной скорости пламени в случайном потоке от турбулентной интенсивности. Разработано и внедрено в газодинамическую программу для расчета многомерных турбулентных течений аналитическое уравнение состояния реального газа для азота. Проведено моделирование амплитудно-частотных характеристик и средних параметров сигналов в отводящей трубке, позволяющее интерпретировать сигналы, полученные при удаленной регистрации параметров рабочего процесса в непрерывно-детонационной кольцевой камере сгорания. Проанализированы условия возникновения очага воспламенения в случае нагрева накаленной поверхностью постоянной температуры. Показано, что рост скорости газофазных реакций горения при повышении температуры намного больше, чем возрастание константы скорости лимитирующей стадии, что условлено ранее не учитываемым очень сильным ростом концентраций свободных атомов и радикалов с температурой, соответствующим функциональной зависимости экспоненты, содержащим в положительном показателе степени константу скорости разветвления цепей. В процессе работы проводились экспериментальные исследования особенностей горения и детонации конденсированных и газообразных веществ, определялись энергии химических связей новых соединений, исследовалась кинетика термического разложения энергоемких гетероциклических соединений. Экспериментально определена детонационная способность (ДС) воздушных смесей продуктов пиролиза полиэтилена (ПЭ) – пирогаза – разного состава. Представлены результаты копровых экспериментов с ударом по прессованным зарядам из смесей аммиачной селитры с алюминием марки АСД-4 (размер частиц 8 мкм) во всем диапазоне изменений концентраций компонентов. В результате исследования впервые был предложен способ расширения области устойчивого поверхностного горения в ИК – горелочном устройстве. Разработана конструкция и изготовлен экспериментальный образец инфракрасной (ИК) горелки, на котором реализован и экспериментально исследован устойчивый режим горения смесей природного газа и воздуха при скоростях движения газовоздушной смеси, значительно (более 4 раз) превосходящих скорость горения. Разработано и исследовано короткоствольное метательное устройство с высокоплотным зарядом, изготовленным прессованием из топливной смеси и инициируемым волной низкоскоростной детонации.