Горение пиротехнических составов для устройств разрушающего воздействия на конструкционные материалы

Иванов, Дмитрий Анатольевич

Горение пиротехнических составов для устройств разрушающего воздействия на конструкционные материалы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

Иванов, Дмитрий Анатольевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.17 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Горение пиротехнических составов для устройств разрушающего воздействия на конструкционные материалы»

Автореферат диссертации на тему "Горение пиротехнических составов для устройств разрушающего воздействия на конструкционные материалы"

00461836

На правах рукописи

Иванов Дмитрий Анатольевич

ГОРЕНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВ РАЗРУШАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИОННЫЕ

01.04.17 - «химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества».

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МАТЕРИАЛЫ

Автор

2 3 ДЕК 2010

Москва-2010

004618301

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте химической физики им. H.H. Семенова

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОПОНЕНТЫ:

доктор физико-математических наук, профессор Фролов Ю.В.

доктор технических наук, профессор Павловец Г.Я. (Военная академия РВСН имени Петра Великого, г. Москва)

доктор физико-математических наук, профессор Губин С.А. (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва)

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ФНПЦ НИИ ПХ (г. Сергиев Посад)

Защита состоится «22»_декабря 2010 г. в_на заседании диссертационного совета Д 002.092.01 при Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН по адресу:

142432, г. Черноголовка, Московской области, ул. Ак. Осипьяна, 8, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН

Автореферат разослан «22»_ноября 2010 года

Ученый секретарь __

диссертационного совета J

к.ф-м.н. Гордополова И.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Знание закономерностей влияния физико-химических свойств компонентов на уровень комплекса характеристик пиротехнических смесей (ПС) и продуктов их горения имеет важное теоретическое и практическое значение при разработке пиротехнических устройств на их основе. В частности, взаимодействие гетерогенных высокотемпературных струй продуктов горения ПС с различными конструкционными материалами (КМ) может использоваться в технологиях резки, перфорации и обработки их поверхностей. Характер воздействия главным образом определяется свойствами продуктов горения ПС, истекающих из пиротехнических устройств, известных как пиротехнические резаки (ПР).

В зависимости от целей и условий применения изменяются требования, предъявляемые к характеристикам работы ПР: при перфорации КМ желательно, чтобы врем прожигания и время работы ПР было минимальным; при обработке КМ необходимо, чтобы воздействию подвергались только поверхностные слои, а время работы ПР определяется площадью обрабатываемой поверхности; при резке время работы и время прожигания определяются длинной шва и толщиной разрезаемого материала.

Обеспечить необходимый уровень характеристик работы ПР можно, изменяя время горения ПС и прожигающую способность сформированной струи продуктов горения. Прожигающая способность зависит как от кинетической энергии, так и от свойств струи продуктов горения. Кинетическая энергия двухфазного потока определяется скоростью горения ПС, от которой также зависит и время работы ПР. Основные параметры струи продуктов горения, влияющие на прожигающую способность, - температура, объем и плотность газовой фазы, соотношение газовой и конденсированной фазы. Значение этих характеристик должно значительно меняться в зависимости от целей применения.

тов горения значительно усложняется по сравнению с бинарными пиротехническими композициями или монотопливами, содержащими функциональные добавки. Несмотря на значимость рассматриваемого вопроса, до настоящего времени практически не изучены закономерности влияния концентрации и свойств компонентов на комплекс характеристик многокомпонентных ПС и их продуктов горения.

В связи с этим научно-техническое обоснование и разработка способов эффективного регулирования основных характеристик струи продуктов горения ПС путем изменения физико-химических свойств компонентов является актуальной задачей. Выявленные закономерности позволят выделить пути эффективного регулирования основных характеристик струи продуктов горения ПС, тем самым повышая эффективность работы ПР на их основе в зависимости от целей и условий эксплуатации.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы явилось получение закономерностей влияния физико-химических свойств компонентов на формирование и регулирование комплекса основных характеристик продуктов горения пиротехнических смесей, предназначенных для использования в качестве рабочего вещества в пиротехнических резаках при перфорации, резке и обработке поверхностей конструкционных материалов.

Исходя из указанной цели исследования решены следующие задачи:

1. Анализ состояния проблемы изменения прожигающей способности ПР за счет изменения характеристик гетерогенного потока.

2. Выбор компонентной базы ПС прожигающего действия (ПСПД) и определение алгоритма исследования характеристик ПСПД и продуктов его горения.

3. Установление закономерностей влияния физико-химических свойств, концентрации, дисперсности, формы и способов введения основных компонентов на характеристики ПС и продуктов его горения.

4. Изучение характеристик термохимических реакций в волне горения.

5. Определение влияния физико-химических свойств компонентов ПС и параметров ПР на характеристики его работы и характер воздействия на КМ.

6. Разработка рекомендаций по компоновке пиротехнических смесей с требуемыми характеристиками горения с учетом условий их функционирования и предназначения.

Объектами исследования явились пиротехнические составы прожигающего действия.

Предметами исследования явились зависимости характеристик пиротехнических составов прожигающего действия и продуктов его горения от физико-химических свойств компонентов.

Научная новизна работы:

1. Решена задача прогнозируемого изменения характеристик горения многокомпонентных высокометаллизированных ПС путем оптимизации компонентной базы. Впервые установлены масштабы влияния физико-химических свойств компонентов на характеристики горения ПСПД.

2. Обосновано влияние свойств компонентов (в том числе дисперсности и формы) на скорость горения с учетом выявленных особенностей протекания ведущих термохимических реакций в волне горения ПС на основе тугоплавких окислителей.

3. Установлены закономерности влияния физико-химических характеристик ПС (концентрация и дисперсность компонентов) и параметров ПР (масса и форма заряда, критический диаметр сопла) на характеристики разрушения КМ (толщина обрабатываемой пластины, время прожигания, время горения ПР).

Практическая ценность работы. Расчетные и экспериментальные данные по определению влияния физико-химических свойств компонентов на основные характеристики ПС могут быть использованы для разработки новых и повышения эффективности существующих пиротехнических составов, предназначенных для применения в качестве рабочего тела в устройствах активного воздействия на конструкционные материалы.

Полученные результаты являются основой для дальнейшего изучения влияния характеристик композиционной базы ПС на параметры разрушения КМ при взаимодействии высокотемпературной двухфазной струи продуктов горения с преградой.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе в качестве составной части лекционного курса по горению энергетических конденсированных систем.

Результаты диссертационной работы включены в составление отчетов по контрактам: Subcontract report S-16041.1 under DAAB15-03-C-0021 between Ap-

plied Research Associates, inc. and Semenov Institute of Chemical Physics (S1CP) Russian Academy of Science, Moscow, 2003, 148 p.; Subcontract report S-5552.4 under DAAB15-02-C-0034 between Applied Research Associates. Inc. and Semenov Institute of Chemical Physics (SICP) Russian Academy of Science, Moscow, 2004, 132 p.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня, в том числе на Международной научной конференции «Проблемы баллистики - 2006» (Санкт-Петербург, 2006), научной сессии МИФИ-2008 (Москва, 2008), Международной конференции HEMs-2008 «Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение» (Белокуриха, 2008), научной сессии МИФИ-2009 (Москва, 2009).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Созданный алгоритм определения основных характеристик ПС, предназначенных для использования в ПР.

2. Разработанная модель термохимических превращений компонентов ПС в волне горения.

3. Выявленные закономерности влияния физико-химических свойств и концентрации компонентов на основные характеристики горения ПС.

Публикации, Основные результаты диссертации опубликованы в 17 работах, включая 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка используемой литературы, приложения. Работа изложена на 142 страницах, содержит 53 рисунок, 29 таблиц, список цитируемой литературы из 118 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулирована цель диссертационной работы, указаны новизна и практическая значимость работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния и пути решения вопросов повышения прожигающей способности ПС. Рассмотрены результаты теоретических и

экспериментальных исследований, касающихся проблемы взаимодействия гетерогенной струи, истекающей из сопла ПР, с преградой. Определены основные характеристики струи продуктов горения, влияющие на эффективность тепломеханического воздействия на поверхностные и внутренние слои КМ. Проанализированы современные достижения в области исследования влияния физико-химических свойств композиционной базы ПС на формирование комплекса характеристик продуктов горения. Определены функциональные группы компонентов ПС, необходимые для оптимизации комплекса характеристик продуктов горения.

Во второй главе представлены иллюстрации и описание установок, используемых для проведения экспериментальных работ, методики проведения экспериментов.

В третьей главе обоснован выбор компонентной базы ПСПД и предложен алгоритм оценки его характеристик, влияющих на характер воздействия струи продуктов горения на КМ и определяющих безопасные методы изготовления, хранения и эксплуатации изделий на его основе. Алгоритм состоит из:

• предварительного выбора компонентной базы ПС;

• оценки термодинамических характеристик продуктов горения, влияющих на эффективность воздействия на КМ;

• экспериментального определения закона горения ПС;

• экспериментального определения чувствительности к механическим воздействиям;

• определении характера воздействия струи продуктов горения на преграду КМ (полевые испытания).

Проведен термодинамический расчет основных характеристик для выбранных компонентов ПС. Проанализированы зависимости этих характеристик продуктов горения от соотношения функциональных групп компонентов ПСПД: малогазового состава Ре20з+2А1 (МГС) и газогенерирующего состава ЗКСЮ4+8А1 (ГГС). В качестве связующего компонента взят фторсодержащий полимер - тефлон.

Найдены оптимальные концентрации компонентов для формирования базового состава ПСПД: 51% Ре203 + 19% КС104 + 27% А1 + 3% тефлон (ПС АР). Адиабатическая температура горения ПС АР при давлении окружающей среды

Р = 1 МПа равна Тю = 3520 К, объем газовой фазы продуктов горения ПС АР равен Ггф - 182 дм3/кг при плотности р = 2,01 г/дм3, соотношение газовой/конденсированной фазы продуктов горения составляет ~1/2 (по массе).

Экспериментально определена чувствительность к механическим воздействиям: ПС АР относится к 18 классу чувствительности к удару и 4 классу чувствительности к трению.

Скорость горения ЩР) ПС АР при различных начальных давлениях, в линейных и логарифмических координатах приведена на рис. 1 и рис. 2.

Рис. 1. Зависимость ЩР) для ПС АР Рис. 2. Зависимость ЩР) для ПС АР

При давлении Р ~ 1,5 МПа показатель степени в законе горения для данного состава уменьшается с V = 0,5 до V = 0,06. Следовательно, давление в камере сгорания ПР не будет существенно изменятся при изменении диаметра сопла ПР на основе этого ПС. Это означает, что возможная частичная зашлаковка сопла ПР конденсированными продуктами горения не приведет к взрывному разрушению устройства.

Экспериментально подтверждена возможность использования ПС АР в качестве рабочего вещества в пиротехнических устройствах, предназначенных для разрушения и перфорации конструкционных материалов.

Таким образом, разработана схема исследования характеристик ПС и продуктов его горения, которая позволяет прогнозировать возможность использования ПС различного типа в качестве рабочего вещества ПР.

В четвертой главе представлены результаты исследования влияния концентрации и физико-химических свойств компонентов на основные характеристики горения ПС, влияющие на характер воздействия продуктов горения на КМ.

С помощью термодинамического расчета характеристик продуктов горения ПС определены зависимости продуктов горения от физико-химических свойств и концентрации компонентов: соотношение газовой и конденсированной фазы; температуры; плотности газофазных продуктов горения.

Для увеличения плотности газофазных продуктов горения в базовом составе АЬ" А1 частично заменялся на «инертные» добавки, не участвующие в окислительно-восстановительных реакциях и обладающие температурой кипения ниже, чем у основного состава (табл. 1). Найдено, что плотность газофазных продуктов горения Ргф экспоненциально зависит от молекулярной массы инертной добавки (рис.3).

Таблица 1. Состав исследуемых ПС

Содержание компонентов в ПС, % мае.

АГ АН. лпн /1га ЛРСи лп. .Ж АЕВ АРСа АГЬа

Ре-А 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51

КСЮ4 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19

А1 27 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17

(Ы-'Л 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

2п 10

№ 10

впВД 10

РЬ 10

Си 10

wo, 10

ик 10

КС1 10

Варг 10

Сар, 10

N201 10

Мгр, 10

Показано, что путем добавления «инертного» вещества можно изменять плотность продуктов горения ПС в диапазоне значений от р^ ~ 2,2 г/л до Ргф ~ 3,2 г/л. При этом адиабатическая температура горения ПС понижается пропорционально сумме стандартных энтальпий плавления и кипения «инертной» добавки (рис. 4) в инетрвале значений от Тю ~ 3500 К до Гщ ~ 2600 К.

Рис. 3. Зависимость плотности газовой фазы продуктов горения Ргф от молярной массы добавленного вещества М

Для компенсации энергетических потерь, связанных с плавлением и кипением «инертной» добавки, и для повышения адиабатической температуры горения в составе ПС тугоплавкий окислитель Ре203 заменялся па М0О3 (табл. 2).

ДНпл+ДНисп

Рис. 4. Зависимость температуры Г продуктов горения ПС от суммы стандартных энтальпий плавления и испарения добавленного вещества ДЯпл+ДЯии,

Таблица 2. Состав исследуемых ПС (% масс.), О < £ < 1

Компонент Содержание компонентов в составе

АР АРМ АМ

Ре203 51 -

Мо03 - 51-* 51

КС104 19 19 19

А1 27 27 27

(С2¥4)а 3 3 3

Найдено, что зависимость адиабатической температуры горения от концентрации МоОз можно разбить на два участка (рис.5): 0 < к < 0,4 - частичная замена практически не меняет адиабатическую температуру горения Т ~ Гдг = 3515 К; 0,4 < к < 1 - зависимость адиабатической температуры от содержания Мо03 близка к линейной и растет с увеличением содержания Мо05.

Рис. 5. Зависимость адиабатической температуры Ггорения ПС АРМ от коэффициента замены Ре20з на Мо03

20 40 60 80 100

100-(с

Показано, что путем замены Ре20з на Мо03 можно менять адиабатическую температуру горения ПС в интервале от Гщ ~ 3500 К до Т!Ш~ 4000 К.

В тоже время, термодинамический расчет показывает, что добавление «инертного» компонента не вызывает существенного изменения соотношения конденсированной и газовой фазы продуктов горения (рис. 6). При этом добавленное вещество полностью переходит в газообразное состояние.

и > О) з ш

и- 2 > ^ о О

< ^ < и.

< ^ < < <

Иг-ф

Ш К-ф

Рис. 6. Соотношение конденсированной/газовой фазы продуктов горения N. и ТУг

Отклонение от стехиометрических коэффициентов содержания компонентов в базовом ПС АР приводит к неполному восстановлению металла, входящего в состав тугоплавкого окислителя. Такое изменение состава продуктов горения может повысить эффективность воздействия струи продуктов горения на поверхность КМ, т.к. обеспечивает увеличение (оптимизацию) соотношения твердой/жидкой фазы, необходимого дм увеличения тепломеханического воздействия на преграду.

Для исследования влияния «инертной» добавки на скорость горения выбраны ПС с добавлением N1 и 2л (ПС АРШ, АР.7). Эти вещества безопасны в эксплуатации, не влекут физико-химических изменений при хранении и, что не менее важно, экономически выгодны.

Анализ зависимости скорости горения от давления показал, что добавленное «инертное» вещество уменьшает скорость горения ПС более чем в 5 раз во всем исследуемом диапазоне давлений (рис. 7). Снижение скорости горения составов связано с энергетическими потерями на плавление и испарение добавленного вещества.

Для изучения влияния природы тугоплавкого окислителя на скорость горения ПС проведены исследования с 5%, 20%, 50% и 100%-ной заменой в базовом составе Ре203 на Мо03 (ПС АРЫ-1, АРМ-2, АРМ-3 и АМ соответственно).

Найдено, что замена Ре20з на 5% МоО} в базовом составе АР приводит к снижению скорости горения в 2,5 раза. Увеличение содержания оксида молибдена снижает скорость горения ПС более чем в 6 раз (рис. 8).

Р.МПа

Рис. 7. Влияние «инертной» добавки на скорость горения ПС

Рис. 8. Влияние природы тугоплавкого окислителя на скорость горения ПС

В пятой главе представлены результаты исследования характеристик термохимических реакций в волне горения пиротехнических составов, а также влияние дисперсности, формы и способов введения компонентов на теплопроводность и скорость горения пиротехнических смесей.

С целью определения особенностей взаимодействия компонентов в волне горения ПС проведен их термический анализ как отдельно, так и в смеси друг с другом. Анализ полученных данных позволил выделить основное различие при нагреве между М0О3 и Ре20з в присутствии компонентов ПС: обнаружено, что МоОз взаимодействует с продуктами разложения КС104 и тефлона (образует эвтектическую смесь). Установлено, что полученная смесь активно реагирует с А1 марки ПАП-1 при температурах, не превышающих Т ~ 470°С (наблюдается яркая вспышка, сопровождаемая разбросом продуктов реакции), что меньше температуры образования эвтектической смеси, определенной с помощью термического анализа (Г„бр ~ 500°С).

Анализ этих данных позволил предположить следующую последовательность термохимических превращений компонентов в волне горения образца исследуемого ПС при давлении Р = 0,1 МПа:

1) от температуры окружающей среды до Г ~ 300° С - разогрев вещества, связанный с тепломассопереносом из зоны реакции;

2) Г ~ 300° С - полиморфный переход КСЮ4;

3) от Т ~ 300° С до Т ~ 500° С - разогрев вещества, связанный с тепломассопереносом из зоны реакции;

4) Т ~ 500° С - разложение КСЮ4 и тефлона в присутствии М0О3 (начало разложения конденсированной фазы горящего образца);

5) Т ~ 500° С - окисление А1 продуктами разложения КСЮ4 и тефлона в присутствии М0О3 (завершение разложения конденсированной фазы горящего образца);

6) Т > 500° С - реакции, протекающие в двухфазном потоке продуктов разложения.

Таким образом, скорость горения ПС на основе изученных компонентов тем выше, чем больше удельная поверхность и чем выше реакционная способность порошка А1 при температуре Т ~ 500° С. При выполнении этого условия в

результате окисления А1 выделится большое количество теша на поверхности горящего состава.

Для подтверждения предположения о влиянии дисперсности и формы компонентов ПС, основанного на данных термического анализа, изучено горение ПС с одинаковым массовым содержанием компонентов, но отличающиеся размером и формой частиц А1 и Мо03 (табл. 3).

Таблица 3. Состав (мае. %) и пористость (%) исследуемых ПС

АМ-1 АМ- 2 АМ-Ъ АМ- 4 АМ- 5 АМ- 6 АМ-1

Мо03(не измельченный) 51 51 51 51 51

МоОз(измельченный) 51

Мо03/А1(активированный) 70(51/19)

А1(ПП-1) 27

А1(ПАП-1) 27 27 8

А1(ПА-3) 27 21

А1(АСД-4) 27 6

КС104 19 19 19 19 19 19 19

(СУД, 3 3 3 3 3 3 3

Пористость 8±2 8+2 8+2 6±2 9±2 10+2 12+2

Использованы порошки Л1 марки ПАП-1, ПП-1, АСД-4, ПА-3, а также порошки М0О3 со средним линейным размером г/ср - 16 мкм и = 1,5 мкм. Состав АМ-7 содержит предварительно активированную смесь алюминия и оксида молибдена. Активация проводилась путем механического измельчения стехиомет-рической смеси алюминия марки ПАП-1 и оксида молибдена в шаровой мельнице в течение часа. В результате активации поверхность А1 покрывалась измельченным порошком М0О3.

Анализ проведенных экспериментов по определению скорости горения исследуемых составов (рис. 9) подтверждает предположение о влиянии дисперсности и формы А1 на скорость горения, основанное на данных термического анализа. Минимальную скорость горения имеет состав АМ-Ъ, содержащий смесь алюминия марки ПА-3 и исходный (не измельченный) оксид молибдена.

Рис. 9. Зависимость скорости горения ПС от давления

Анализ зависимостей скорости горения ПС показал, что закон горения и = 1/о'Р" претерпевает существенные изменения при давлении Р ~ 1,5 МПа для всех составов, и не зависит от марки используемого А1 и от пористости образцов. Поэтому можно предположить, что при давлении окружающей среды Р = 1,5 МПа температура кипения продуктов разложения КС104 и тефлона в присутствии Мо03 (эвтектическая смесь) превышает температуру на поверхности А1 на начальной стадии окисления. Частицы алюминия и окислитель (эвтектическая смесь) уносятся с поверхности горящего состава газофазными продуктами разложения КСЮ4 и тефлона. Это согласуется с предположением о механизме окисления алюминия, основанном на данных термического анализа и определения реакционной способности продуктов разложения компонентов ПС.

Для качественной оценки влияния размера кристаллов тугоплавкого окислителя на распределение температуры вблизи поверхности горящего образца проведен расчет температуры для двух гетерогенных конденсированных систем (ГКС), различающихся размером зоны с высокой теплопроводностью к-фазы, прилегающей к поверхности, и значением эффективной теплопроводности последующих слоев. Получено (рис. 10), что вблизи поверхности ГКС с меньшей зоной высокой теплопроводности (меньших размеров теплопроводящих кристаллов) за время Дг ~ ¿¿ср/С/ формируется слой Дх ~ йср с более высокой температурой (запасом тепла), чем у ГКС с большей зоной высокой теплопроводности. Следовательно, скорость горения также должна быть выше. Но у ГКС с большей зоной высокой теплопроводности эффективный прогретый слой больше. Это приводит к уменьшению критического диаметра горения ПСС.

Рис.10. Зависимость

температуры Гот расстояния до поверхности ГКС х

X, мкм

В шестой главе представлены результаты исследования природы компонентов на чувствительность ПС к механическим воздействиям.

На примере ПС на основе оксида железа и алюминия с добавлением цинка или никеля (ПС АР2 и АРЩ показано, что чувствительность ПС к механическим воздействиям обратно пропорциональна твердости добавляемого вещества. По результатам исследования чувствительность этих ПС изменяется незначительно. Поэтому, рассматриваемые добавки могут быть использованы для изготовления ПС и изделий на их основе без обеспечения дополнительных мер безопасности.

В тоже время обнаружено, что присутствие МоОз повышает чувствительность ПС к механическим воздействиям. Так, при замене 2,5% Ре203 на Мо03 в базовом ПС (ПС АРМ-1) чувствительность к трению возрастает с 4-го класса до 1-го. Это означает, использование Мо03 при изготовлении ПР и изделий на их основе требует дополнительных мер безопасности. Однако добавка полиэтилена в состав ПС может быть использована для уменьшения чувствительности к механическим воздействиям: при замене 1,5% тефлона на полиэтилен (ПС АМТ-1) чувствительность ПС к трению меняется с 1-го класса до 5-го.

В седьмой главе рассмотрено влияние физико-химических характеристик ПСПД, параметров ПР и условий окружающей среды на его работу. Даны рекомендации по компоновке пиротехнических смесей с требуемыми характеристиками горения с учетом условий их функционирования и предназначения.

Влияние физико-хшшческих характеристик ПСПД

Определение прожигающей способности проводилось для ПСПД АР и АМТ-1 (табл. 4). Состав АМТ-1 отличается от состава АР тем, что Ре20з заменен на Мо03) тефлон на 50% заменен на полиэтилен, но распределение частиц Л1 и КСЮ4 по размеру сохранено. Это позволило исключить влияние формы и дисперсности алюминия и перхлората калия на характеристики работы ПР.

Таблица 4. Состав исследуемых ПСПД

АР АМТ-1

Ре203 51

Мо03 51

А1(ПА-3) 21 21

Л1(АСД-4) 6 6

КСЮ4 19 19

(С2Р4)„ 3 1,5

(СЛХ. 1,5

Результаты проведенных экспериментов показывают, что при одинаковой дисперсности компонентов ПСПД, массе заряда, критическом диаметре сопла и объеме камеры сгорания время работы ПР (время горения ПСПД) на основе ПСПД АР в 15 раз меньше времени работы ПР на основе ПСПД АМТ-1. Это согласуется с результатами проведенных экспериментов по определению скорости горения ПС в бомбе постоянного давления.

Показано, что струя продуктов горения ПСПД АМТ-1 обладает меньшей прожигающей способностью, чем струя продуктов горения ПСПД АР.

Показана возможность эффективного управления характеристиками ПР (время работы, проникающая способность) путем изменения свойств струи продуктов горения ПСПД.

Влияние параметров ПР

Для изучения влияния параметров ПР выбраны ПСПД АР и АМГ-1. Рассмотрено два типа зарядов: торцевой и канальный.

Анализ результатов проведенных экспериментов показывает, что применение канального типа заряда повышает среднюю массовую скорость горения состава в 10 раз по сравнению со скоростью горения торцевого. Показано, что при взаимодействии гетерогенного потока продуктов горения с преградой КМ поверхностные слои разрушаются (вымываются) быстрее, чем «глубинные».

Результаты проведенных экспериментов подтвердили возможность регулирования характеристик работы ПР путем изменения характеристик продуктов горения ПСПД, критического диаметра сопла и формы заряда.

Для пиротехнических изделий на основе состава АМТ-1 с торцевым зарядом время горения в 15 раз превышает время горения пиротехнических изделий на основе торцевого заряда состава АР.

Для пиротехнических изделий на основе состава АМТ-1 с канальным зарядом время горения более чем в 100 раз превосходит время горения пиротехнических изделий на основе канального заряда состава АР. Однако прожигающая способность состава АМГА уменьшилась. Так, при массе торцевого заряда т = 300 г прожигания стальной пластины толщиной 15 мм не произошло.

Можно констатировать, что эффективное регулирование характеристик работы ПР может быть достигнуто путем изменения характеристик продуктов горения ПСПД, формы и массы заряда, критического диаметра сопла.

Работа ПР в водной среде

Использовались ПР, рабочим веществом которых является канальный заряд ПСПД АР, массой 200 г. Толщина обрабатываемой пластины (сталь) составляет 10 мм. Расстояние от сопла ПР до поверхности пластины варьировалось от 7 до 15 мм. Эксперименты проводились на глубине 800 мм от поверхности воды.

Согласно результатам проведенных экспериментов, ПР на основе ПСПД АР успешно могут быть использованы в водной среде для воздействия на пластину КМ, в том числе для нарушения целостности (прожига).

Рекомендации по компоновке пиротехнических смесей с требуемыми характеристиками горения

Основываясь на результатах анализа экспериментальных и расчетных данных, можно прогнозировать уровень значений основных характеристик продуктов горения ПС при изменении физико-химических характеристик их исходных компонентов (табл.4). При этом возможно регулирование (изменение) характеристик продуктов горения ПС в широком диапазоне значений без значительного изменения остальных свойств. Это необходимо для создания пиротехнических устройств, предназначенных для решения широкого круга задач и использования при различных условиях окружающей среды.

Табл.4. Пути и пределы изменения основных характеристик ПСПД

Минимальное значение Пути уменьшения Изменяемая характеристика ПС Пути увеличения Максимальное значение

ргф~1 г/л Исключение из состава ПС веществ, содержащих галогены в составе молекулы Плотность газофазных продуктов реакции Введение в состав ПС компонентов с высокой молекулярной массой Ргф~3 г/л

Гш~2600 К Введение в состав ПС инертных компонентов Адиабатическая температура горения Изменение природы окислителя 4000 К

Г/(ММ'С2) Увеличение дисперсности компонентов Скорость (кинетическая энергия) продуктов горения Механоактивация компонентов ри2~П5 г/(мм-с2)

1 класс Увеличение твердости компонентов ПС Чувствительность ПС к механическим воздействиям Понижение химической активности связующего в составе ПС 20 класс

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании анализа тенденций развития и совершенствования пиротехнических составов прожигающего действия сформированы требования к уровню их характеристик и изделий из них, включая такие показатели, как температура горения, плотность газофазных продуктов реакции, скорость горения, физическая стойкость, химическая стабильность, чувствительность к механическим воздействиям, токсичность компонентов и продуктов сгорания, технологичность, физико-механические характеристики.

2. Предложен алгоритм оценки возможности использования пиротехнического состава в качестве рабочего вещества в пиротехнических устройствах, предназначенных для перфорации, резки и обработки поверхности конструкционных материалов.

3. Усовершенствована методика исследования протекания термохимических реакций в волне горения ПС, заключающаяся в изучении свойств как отдельных компонентов, так и их смеси друг с другом методом термического анализа с последующим сравнительным анализом полученных данных. На основании выявленных особенностей протекания ведущих термохимических реакций в волне горения обосновано влияние свойств компонентов (в том числе дисперсности и формы) на скорость горения.

4. Изучена роль физико-химических свойств и концентрации основных компонентов в формировании основных характеристик горения пиротехнического состава и установлены масштабы влияния природы компонентов на характеристики пиротехнического состава (скорость горения, чувствительность к механическим воздействиям) и продуктов горения (плотность газовой фазы, температуру, соотношение газовой и конденсированной фазы).

5. Определено влияние физико-химических характеристик пиротехнического состава и параметров пиротехнического резака характеристики его работы. Показана возможность использования пиротехнического резака на основе выбранного пиротехнического состава для перфорации металла при проведении работ в водной среде.

6. Разработаны научно-практические рекомендации по компоновке пиротехнических смесей с требуемыми характеристиками горения с учетом условий их функционирования и предназначения.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Иванов Д.А., Пивкина А.Н., Мееров Д.Б., Моногаров К.А., Фролов Ю.В. Влияние дисперсности компонентов на параметры горения ГКС - В сб.: Тез. Международной научной конф. «Проблемы баллистики - 2006», Санкт-Петербург, 19-23 июня 2006 г., с. 47-48.

2. Ivanov D., Frolov Yu., Pivkina A., Meerov D., Monogarov K., Murav'ev N., Dilhan D. and Mudretzova S. Selection and testing of thermite compositions for pyrotechnic devices. - In: Proc. of 34th Int. Pyrotec. Sem., 8-12 October 2007, Beaune, France, pp. 711-724.

3. Ivanov D., Frolov Yu., Pivkina A., Meerov D., Monogarov K., Murav'ev N., Dilhan D. and Mudretzova S. Selection and testing of thermite compositions for pyrotechnic devices. - In: Theory and practice of energetic materials (vol.VIII), Science Press USA Inc. (Proc. of the 2007 Int. Aut. Sem. on Propellants, Explosives and Pyrotechnics, Xi'an, Shaanxi, China, October 23-26, 2007), pp. 301- 311.

4. Ivanov D., Frolov Yu., Pivkina A., Meerov D. and Monogarov K. Energetic nanomaterials: properties and combustion of condensed systems. - In: Novel materials and technologies for space rockets and soace development. / Eds. A.A. Berlin and I.G. Assovsky, Torus Press, Moscow 2007, pp. 274-278.

5. Иванов Д. А., Моногаров К. А., Мееров Д. Б., Муравьёв Н. В., Пивкина А.Н., Фролов Ю.В. Пиротехнические композиции для нагревательных устройств. Горение и взрыв. М.: Торус Пресс, 2008, с. 56-59.

6. Иванов Д.А., Пивкина А.Н., Мееров Д.Б., Моногаров К.А., Тарасова И.П. Ультра- и наноразмерные компоненты высокоэнергетических систем: получение, структура частиц и термическое поведение. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2008. Т. 4, с. 62.

7. Фролов Ю.В., Пивкина А.Н., Моногаров К.А., Иванов Д.А., Муравьев Н.В., Мееров Д.Б. Пиротехнические композиции для нагревательных устройств,

Научная сессия МИФИ-2008. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2008. Т. 4, с. 63.

8. Иванов Д.А., Пивкина А.Н., Муравьев Н.В., Мееров Д.Б., Моногаров К.А. Исследование горения термитных составов. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2008. Т. 4, с. 64.

9. Иванов Д.А., Мееров Д.Б., Моногаров К.А., Муравьев Н.В., Пивкина А.Н., Фролов Ю.В. Пиротехнические устройства для разрушения конструкционных материалов. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2009. Т. 1, с. 236.

10. Иванов Д.А., Мееров Д.Б., Моногаров К.А., Муравьев Н.В., Пивкина А.Н., Фролов Ю.В. Механоактивация компонентов как способ повышения эффективности ЭКС. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2009. Т. 1, с. 237.

11. Д.А. Иванов, Моногаров К.А., Мееров Д.Б., Муравьев Н.В., Пивкина А.Н., Фролов Ю.В. Энергетические конденсированные системы для пиронагреватель-ных устройств. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2009. Т. 1, с. 238.

12. Орджоникидзе О.С., Моногаров К.А., Мееров Д.Б., Иванов Д.А., Пивкина А.Н., Фролов Ю.В. Поведение компонеотов и продуктов сгорания энергетических конденсированных систем при термическом нагреве. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2009. Т. 1, с. 239.

13. Моногаров К.А., Пивкина А.Н., Иванов Д.А., Мееров Д.Б., Муравьев Н.В. Влияние дисперсности компонентов на горение энергетических конденсированных систем на основе октогена и алюминия, Горение и взрыв: выпуск 2. М.: Торус Пресс, 2009, с. 110-113.

14. Иванов Д.А., Мееров Д.Б., Моногаров К.А., Муравьев Н.В., Пивкина А.Н. Повышение эффективности энергоемких конденсированных систем за счет использования наноразмерных и механоакгивированных компонентов. - Горение и взрыв: выпуск 2. М.: Торус Пресс, 2009, с. 114-116.

15. Пивкина А.Н., Фролов Ю.В., Иванов Д.А. Наноразмерные компонеоты высокоэнергетических систем: структура, термическое поведение и горение. -Физика горения и взрыва. 2007, №. 1, с. 60-65.

16. Фролов Ю.В., Пивкина А.Н., Моногаров К.А., Иванов Д.А., Мудрецова С.Н., Мееров Д.Б. Структура частиц и параметры горения составов с наноалю-минием. - Химическая физика, 2008, № 6, с. 52-55.

17. Pivkina A., Ivanov D., Mudretsova S., Schoonman J., and Frolov Yu. Plasma synthesized nano-aluminum powders: structure, thermal properties, and combustion behavior, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2006, v. 86, No. 3, pp. 733-738

Подписано в печать:

11.11.2010

Заказ № 4503 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Иванов, Дмитрий Анатольевич

Введение.

1 Анализ состояния и пути регулирования прожигающей способности пиротехнических смесей.

1.1 Область применения и направления совершенствования пиротехнических смесей

1.2 Роль основных компонентов в формировании и регулировании комплекса характеристик пиротехнических смесей.1 б

1.3 Обоснование путей формирования состава продуктов горения пиротехнических смесей разрушающего действия.

1.4 Влияние физических характеристик пиротехнического резака на эффективность воздействия струи продуктов горения на конструкционный материал.

Выводы.

2 Методики оценки основных характеристик пиротехнических смесей.

2.1 Определение характеристик горения пиротехнических смесей.

2.2 Определение прожигающей способности исследуемого состава.

2.3 Термический анализ.

2.4 Определение чувствительности пиротехнических смесей к механическим и воздействиям.

Выводы.

3 Теоретические основы и практические способы повышения эффективности пиротехнических смесей прожигающего действия.

3.1 Аналитическое обоснование выбора компонентной базы для формирования пиротехнических смесей прожигающего действия.

3.2 Алгоритм определения основных свойств пиротехнической смеси и продуктов её горения.

3.1.1 Термодинамические характеристики.

3.1.2 Чувствительность к механическим воздействиям.

3.1.3 Скорость горения.

3.3 Прожигающая способность пиротехнического резака.

Выводы.

4 Влияние физико-химических свойств и концентрации основных компонентов на характеристики горения пиротехнических смесей.

4.1 Физико-химические свойства продуктов горения.

4.1.1 Плотность продуктов горения.

4.1.2 Температура горения.

4.1.3 Соотношение газовой и конденсированной фазы.

4.2 Скорость горения пиротехнических смесей.

4.2.1 Роль «инертной» добавки.

4.2.2 Роль тугоплавкого окислителя.

Выводы.

5 Исследование характеристик термохимических превращений компонентов пиротехнических составов в волне горения.

5.1 Термический анализ компонентов пиротехнических составов и их смесей.

5.2 Реакционная способность промежуточных продуктов разложения компонентов ПС.

5.3 Исследование влияния дисперсности, формы и способов введения компонентов на теплопроводность и скорость горения пиротехнических смесей.

Выводы.

6 Исследование влияния физико-химических свойств компонентов на чувствительность пиротехнических смесей к механическим воздействиям.

6.1 Обоснование выбора объектов исследования.

6.2 Роль инертных добавок.

6.3 Роль тугоплавкого окислителя.

6.4 Роль цементатора.

Выводы.

7 Исследование влияния физико-химических характеристик пиротехнических смесей и параметров пиротехнического резака на характеристики его работы.

7.1 Роль продуктов горения пиротехнических смесей.

7.2 Роль физических характеристик пиротехнических смесей.

7.3 Работа пиротехнического резака под водой.

7.4 Основные направления и пути обеспечения требуемых характеристик ПС.

Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Горение пиротехнических составов для устройств разрушающего воздействия на конструкционные материалы"

Знание закономерностей влияния физико-химических свойств компонентов на уровень комплекса характеристик пиротехнических смесей (ПС) и продуктов их горения имеет важное теоретическое и практическое значение при разработке пиротехнических устройств на их основе. В частности, непосредственное взаимодействие гетерогенных высокотемпературных струй продуктов горения ПС с различными конструкционными материалами (КМ) может применяться в технологиях резки, перфорации и обработки их поверхностей. Характер воздействия главным образом определяется свойствами продуктов горения ПС, истекающих из пиротехнических устройств, известных как пиротехнические резаки (ПР).

В зависимости от целей и условий применения изменяются требования, предъявляемые к характеристикам работы ПР: при перфорации КМ желательно, чтобы время прожигания и время работы ПР было минимальным; при обработке КМ необходимо, чтобы воздействию подвергались только поверхностные слои, а время работы ПР определяется площадью обрабатываемой поверхности; при резке время работы и время прожигания определяются длинной шва и толщиной разрезаемого материала.

Обеспечить необходимый уровень характеристик работы ПР можно, изменяя время горения ПС и прожигающую способность сформированной струи продуктов горения. Прожигающая способность зависит как от кинетической энергии, так и от свойств струи продуктов горения. Кинетическая энергия двухфазного потока определяется скоростью горения ПС, от которой также зависит и время работы ПР. Основные параметры струи продуктов горения, влияющие на прожигающую способность, — температура, объем и плотность газовой фазы, соотношение газовой и конденсированной фазы. Значение этих характеристик должно значительно меняться в зависимости от целей применения.

Накопленные экспериментальные данные позволяют выделить методы, с помощью которых можно воздействовать не только на группы характеристик горения ПС, но и на отдельные свойства. Однако в случае многокомпонентных ПС изучение влияния отдельных компонентов на характеристики струи продуктов горения значительно усложняется по сравнению с бинарными пиротехническими композициями или монотопливами, содержащими функциональные добавки. Несмотря на значимость рассматриваемого вопроса, до настоящего времени в полной мере не изучены закономерности влияния концентрации и свойств компонентов на комплекс характеристик многокомпонентных ПС и их продуктов горения.

В связи с этим можно сделать вывод, что научно-техническое обоснование и разработка способов эффективного регулирования основных характеристик струи продуктов горения ПС путем изменения физико-химических свойств компонентов является актуальной задачей. Выявленные закономерности позволят выделить пути эффективного регулирования основных характеристик струи продуктов горения ПС, тем самым повышая эффективность работы ПР на их основе в зависимости от целей и условий эксплуатации.

Целью диссертационной работы является получение закономерностей влияния физико-химических свойств компонентов на формирование и регулирование комплекса основных характеристик продуктов горения ПС, предназначенных для использования в качестве рабочего вещества в ПР при перфорации, резке и обработке поверхностей КМ.

Исходя из указанной цели исследования решались следующие задачи: 1. Анализ возможности регулирования прожигающей способности ПР путем изменения характеристик гетерогенного потока.

2. Выбор компонентной базы ПСПД и определение алгоритма исследования характеристик ПСПД и продуктов его горения.

3. Исследование влияния физико-химических свойств, концентрации, дисперсности, формы и способов введения основных компонентов на характеристики ПС и продуктов его горения.

4. Определение характеристик протекания термохимических реакций в волне горения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Поставлена и решена задача прогнозируемого регулирования характеристик горения многокомпонентных высокометаллизированных ПС в широком диапазоне путем изменения компонентной базы. Установлены масштабы влияния физико-химических свойств компонентов на характеристики горения ПСПД.

Практическая ценность. Полученные расчетные и экспериментальные данные по определению влияния физико-химических свойств компонентов на основные характеристики ПС могут быть использованы для разработки и оптимизации ПСПД, предназначенных для применения в качестве рабочего вещества ПР.

Закономерности влияния физико-химических характеристик ПРПД и параметров ПР на характеристики разрушения КМ могут быть использованы для оптимизации процессов перфорации, резки и обработки поверхностей в зависимости от целей применения.

Определены пути уменьшения чувствительности ПСПД к механическим воздействиям без значительного изменения основных характеристик горения.

Показана возможность использования ПР на основе ПСПД выбранного состава для перфорации металла при проведении работ в водной среде.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 3 конференциях различного уровня, в том числе на Международной конференции НЕМз-2008 «Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение» (Белокуриха, 2008).

На защиту выносится:

1. Алгоритм определения основных характеристик ПС, предназначенных для использования в ПР.

2. Модель термохимических превращений компонентов ПС в волне горения.

3. Закономерности влияния физико-химических свойств и концентрации основных компонентов на основные характеристики горения ПС.

Заключение диссертации по теме "Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва"

Выводы

1. Исследовано влияние компонентной базы пиротехнических смесей прожигающего действия и параметров пиротехнических резаков на характеристики их работы. Установлено, что удельный массорасход при горении зарядов канального типа применяемого ПС может быть повышен на порядок по сравнению с горением зарядов торцевого типа.

2. Подтверждена возможность использования пиротехнических резаков на основе пиротехнической смеси для активного воздействия на пластину КМ в водной среде, в том числе с ее прожигом.

3. Показано, что необходимый уровень характеристик ПР (время работы, проникающая способность струи) может достигаться путем изменения формы и массы заряда, критического диаметра сопла, состава и свойств продуктов горения ПСПД.

Заключение

Разработка научно обоснованных способов регулирования основных характеристик струи продуктов горения пиротехнических смесей в широких пределах является одной из основных задач обеспечения их эффективного применения в пиротехнических резаках. Ее решение может быть обеспечено изменением содержания, природы, дисперсности и способов введения основных компонентов пиротехнических смесей.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили установить закономерности влияния физико-химических свойств и концентрации компонентов на параметры струи продуктов горения пиротехнических смесей прожигающего действия.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. На основании анализа тенденций развития и совершенствования пиротехнических смесей прожигающего действия сформированы требования к уровню их характеристик и изделий из них, включая такие показатели, как температура горения, плотность газофазных продуктов реакции, скорость горения, физическая стойкость, химическая стабильность, чувствительность к механическим воздействиям, токсичность компонентов и продуктов сгорания, технологичность, физико-механические характеристики.

4. Изучена роль физико-химических свойств и концентрации основных компонентов в формировании основных характеристик горения пиротехнического состава. Установлены масштабы влияния природы компонентов на характеристики пиротехнического состава (скорость горения, чувствительность к механическим воздействиям) и продуктов горения (плотность газовой фазы, температура, соотношение газовой и конденсированной фазы).

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Иванов, Дмитрий Анатольевич, Москва

1. Lee J.J., Dzwilewski P., Crowe M., Tulis A.J., Brown L., Patel D., Smith B. Heat transfer in an impinging jet from a propellant torch, 31st International Pyrotechnics Seminar, 2004, p.393-397.

2. Patel D. Can currently developed deflagration systems neutralize hard-cased mines?, Proceedings of the 2001 UXO Forum, 2001.

3. Lee J.J., Tulis A.J., Brown L., Patel D., Smith B. Chamber pressure and thrust in a propellent torch, 31st International Pyrotechnics Seminar, 2004, p.443-446.

4. Научные основы технологий XXI века / Под общ. ред. Леонтьева А.И., Пилюгина Н.Н., Полежаева Ю.В., Поляева В.М. М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000. - 136 с.

5. Кузнецов Г.В., Алексеенко Н.Н., НемоваТ.Н. Разрушение стали высокотемпературным гетерогенным потоком с большой концентрацией частиц // Физика и химия обработки материалов. 2000. № 5. С. 79-86.

6. Машиностроение. Энциклопедия в 40 томах. Т. 1-2 «Теоретическая механика, термодинамика, теплообмен» / Под ред. Колесникова К.С., Леонтьева А.И. М.: Машиностроение, 1999. - 600 с.

7. Михатулин Д.С., Немова Т.Н., Полежаев Ю.В., Ревизников Д.Л. Гетерогенные режущие устройства: оптимизация газодинамического тракта разгона частиц // Теплофизика и аэромеханика. 2001. Т. 8, № 2. С. 301-310.

8. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Папырин А.Н. Газодинамическое напыление. Исследование плоской сверхзвуковой двухфазной струи // ПМТФ. 1997. - Т. 38, № 2. - с. 177-183.

9. Алхимов А.П., Косарев В.Ф., Папырин А.Н. Газодинамическое напыление. Экспериментальное исследование процесса напыления // ПМТФ. 1998. - Т. 39, № 2. - с. 182-188.

10. Ю.Алхимов А.П., Клинков C.B., Косарев В.Ф. Исследование взаимодействия двухфазного потока с нагретой поверхностью // Теплофизика и аэромеханика. 1998. - Т. 5, № 1 \. — с. 67-73.

11. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Ревизников Д.Л. Влияние коэффициента сопротивления частиц на результаты профилирования сопел Лаваля // Теплофизика и аэромеханика. 2000. - Т. 7, № 3. - с. 381-388.

12. Фастовский В.Г., Ровинский А.Е., Петровский Ю.В. Инертные газы. Изд. 2. Атомиздат, 1972, 352 с.

13. Абалтусов В.Е., Дементьев В.Ф., Жарова И.К. Теплообмен при обтекании тел гетерогенным потоком // Современные проблемы физики и ее приложений. М.: АН СССР, 1987. Ч. II. С. 92-93.

14. Абалтусов В.Е., Жарова И.К., Мамонтов Г.Я., Немова Т.Н., Пинкин В.Ф. Исследование тепломассообмена при обтекании тел высокотемпературным двухфазным потоком // Тепломассообмен ММФ 92. Т. III. Минск: ИТМО АН БССР, 1992. С. 109-112.

15. Картавый Н.Г., Сычев Ю.И., Волуев И.В. Оборудование для производства облицовочных материалов из природного камня. — М.: Машиностроение, 1988. — 239 с.

16. Яненко H.H., Солоухин Р.И., Папырин А.Н. и др. Сверхзвуковые двухфазные течения в условиях скоростной неравновесности частиц. — Новосибирск: Наука, 1980. 160 с.

17. Алхимов А.П., Клинков C.B., Косарев В.Ф. Исследование взаимодействия двухфазового потока с нагретой поверхностью // Теплофизика и аэромеханика. -1998. Т. 5, №1. — С. 67-73.

18. Пат. 2057910 РФ. Устройство для перфорации скважин / В.Е. Абалтусов, Т.Н. Немова, Д.С. Михатулин и др. // Изобр. 1996. - №10. - С. 226.

19. Пат. 2066603 РФ. Способ теплоэрозионной резки / В.Е. Абалтусов, Т.Н. Немова, Д.С. Михатулин и др. // Изобр. 1996. - №26. - С. 144.

20. Игнатов С.Ф., Михатулин Д.С., Чирков И.В. Результаты исследования движения частиц в сопле Лаваля // Изв. АН СССР. МЖГ. 1982. - №4. -С. 163-167.

21. Авдуевский B.C., Иванов A.B., Карпман И.М. и др. Течение в сверхзвуковой вязкой недорасширенной струе // Там же. — 1970. №3. -С.63-69.

22. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1989. — 464 с.

23. Углов A.A., Константинов С.С. Численное моделирование тепловых процессов при обработке концентрированными потоками энергии покрытий и состыкованных материалов. ФХОМ, 1995, №3, С. 34-40.

24. Иванов Е.М., Углов A.A., Гнедовец А.Г., Жданов A.C. Движение и нагрев микрочастиц на начальном участке струи низкотемпературной плазмы. ФХОМ, 1987, №3, С. 54-61.

25. Жарова И.К., Кузнецов Г.В., Маслов Е.А. Условия взаимодействия частиц конденсированной фазы с поверхностью при натекании гетерогенного потока // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т.308. №5. С. 96-100.

26. Жарова И.К., Кузнецов Г.В., Маслов Е.А. Термомеханическое разрушение бетонной пластины под действием высокотемпературной гетерогенной струи // Физика и химия обработки материалов. 2006. №6. С. 29-35.

27. Голубев В.К., Новиков С.А., Соболев Ю.С., Юкина H.A. О характере откольного разрушения меди, никеля, титана и железа в температурном диапазоне 196.800°С. Проблемы прочности, 1983, №3, С. 78-84.

28. Войтенко А.Е., Свердличенко Б.В. Образование кратера в металле ударом высокоэнтальпийной плазмы. ПМТФ, 1989, №6, С. 19-22.

29. Попов Е.Г. О механизме абляции металлов под действием плазмы взрыва. ФГВ, 1984, №6, С. 126-134.

30. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990, 528 с.

31. Эрозия. Под ред. К. Прис. М.: Мир, 1982, 464 с.

32. Абалтусов В.Е., Кузнецов Г.В., Немова Т.Н. Высокотемпературное разрушение материалов при взаимодействии с гетерогенной струей. В: Сб. тр. 2-й Росс. нац. конф. По теплообмену. 1998, Т.6, С. 229-232.

33. Немова Т.Н., Алексеенко H.H. О некоторых особенностях теплоэрозионного разрушения сталей. В: Сб. тр. всеросс. научн. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики». Томск, 1998, С. 234-235.

34. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976, 391 с.

35. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979, 416 с.

36. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков B.C. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергоатомиздат, 1984, 232 с.

37. Грановский В.А. Динамические измерения. JL: Энергоатомиздат, 1984, 224 с.

38. Компоненты и продукты сгорания пиротехнических составов. Т.1. Основные понятия о пиротехнических составах и компонентах. Низкомолекулярные вещества: Учеб. пособие / Ф.П. Мадякин; Казан, гос. технол. ун-т. — Казань, 2006. 500 с.

39. Компоненты и продукты сгорания пиротехнических составов. Полимеры и олигомеры: Учеб. пособие Т.2 / Ф.П. Мадякин, Н.А, Тихонова; Казан, гос. технол. ун-т. — Казань, 2008. 492 с.

40. Абалтусов В.Е., Алексеенко H.H., Немова Т.Н. Методика экспериментального исследования процесса тепломассообмена композиционных материалов при воздействии высокотемпературных газовых потоков. Теплофизика и аэромеханика. 1998, 32, С. 175-181.

41. Юдаев Б.Н., Михайлов М.С., Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. М.: Машиностроение, 1977, 248 с.

42. Olsen S.E., Beckstead M.W. Burn time measurement of single aluminum particles in stream and carbon dioxide mixtures. Int. sem. «Intra-Clamber

43. Processes, Combustion and Gas Dynamics of Dispersed Systems». St. Petersburg, Russia, 1995.

44. Полежаев Ю.В., Шишков A.A. Газодинамические испытания тепловой защиты. Справочник. М.: Промедэк, 1992, 248 с.

45. Полежаев Ю.В., Михатулин Д.С. Эрозия поверхностей в гетерогенных потоках: Препринт №2-277. М.: ИВТАН, 1989, 67 с.

46. Спринжер Д.С. Эрозия под воздействием капель жидкости. М.: Машиностроение, 1981, 200 с.

47. Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С., Ходыков О.В. Действие излучения большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970. 264 с.

48. Углов A.A., Смулов И.Ю., Лашин А.М, Карасева JI.B. Моделирование движения фазовых границ с учетом формы импульса энергии // ТВТ, 1990. Т. 28. №2. С.401.

49. Рыкалин H.H., Углов A.A., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

50. Панкратов Б.М., Полежаев Ю.В., Рудько А.К. взаимодействие материалов с газовыми потоками. М.: Машиностроение, 1976. 316 с.

51. Ермолаев И.К., Леонтьев А.И., Фадеев В.А., Юдаев Б.Н. Конвективный теплообмен в области взаимодействия сверхзвуковой перерасширенной струи с наклонной прградой // ТВТ, 1972. Т. 10. №3. С. 207.

52. Юдаев Б.Н., Михайлов М.С., Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струи с преградами. М.: Машиностроение, 1977. 212 с.

53. Самарский A.A. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983. 616 с.

54. Высокотемпературные ударные явления / Под. ред. Николаевского В.Н. М.: Мир, 1973. 543 с.

55. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами. М.: Мир, 1976. 234 с.

56. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987. - 359 с.

57. Полежаев Ю.В., Репин И.В., Михатулин Д.С. Теплообмен в сверхзвуковом гетерогенном потоке // ТВТ. 1992. — Т. 3, вып. 3. - С. 1147-1153.

58. Сорокин P.E. Теория внутрикамерных процессов в ракетных системах на твердом топливе. М.: Наука, 1983. - 252 с.

59. Водяник В.И. Взрывозащита технологического оборудования. Киев: Техника, 1979. - 190 с.

60. Николаев Ю.М., Соломонов Ю.С. Инженерное проектирование управляемых баллистических ракет с РДТТ. — М.: Воениздат, 1979. -240 с.

61. Абалтусов В.Е., Дементьев В.В., Немова Т.Н. Экспериментальное исследование сложного теплообмена при взаимодействии двухфазных плазменных струй с поверхностью // Теплообмен ММФ. Т. 3. Минск, 1988.-С. 3-6.

62. Архипов А.Г., Кузнецов Г.В., Немова Т.Н., Притворов Г.В., Рудзинский В.П. Разрушение углепластиков высокотемпературной струей плазмы // Известия Томского политехнического университета. Т. 312. № 2 2008. -С. 102-105.

63. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Ревизников Д.Л. Теплообмен и разрушение тел в сверхзвуковом гетерогенном потоке. — М.: ЯнусК, 2007.-391 с.

64. Термоустойчивость пластиков конструкционного назначения / Под ред. Е.Б. Тростянской. — М.: Химия, 1980. 240 с.

65. Справочник по композиционным материалам. Кн. 1 / Под ред. Дж. Любина. М.: Машиностроение, 1988. - 448 с.

66. Куроленкин Е.И., Чугунова Т.К. Исследование структуры углеродных волокон // В сб.: Углеродные материалы. Тематический сборник научных трудов. М.: Металлургия, 1989. - С. 106-110.

67. Абалтусов В.Е., Немова Т.Н. Исследование взаимодействия высокотемпературных одно и двухфазных потоков с элементами активной тепловой защиты // Теплофизика высоких температур. — 1992. -Т. 30.-№4.-С. 798803.

68. Жарова И.К., Кузнецов Г.В., Маслов Е.А. Условия взаимодействия частиц конденсированной фазы с поверхностью при натекании гетерогенного потока. Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308. № 5. С. 96-100.

69. Васин A.B., Полежаев Ю.В. Унос массы при совместном эрозионном и тепловом воздействии двухфазного потока // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1984. - № 1. - С. 120-126.

70. Кузнецов Г.В. Модель высокотемпературного разрушения материалов под действием гетерогенной струи с высокой концентрацией частиц // Всесибирские чтения по математике и механике: Матер. Междуыар. конф. Т. 2. - Томск: ТГУ, 1997. - С. 73-74.

71. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. — 904 с.

72. Thomas D.G. Transport Characteristics of Suspension // J. Colloid Science.- 1965. V. 20. - № 3. - P. 267-277.

73. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 152 с.

74. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.: Наука, 1974. 712 с.

75. Абалтусов В.Е., Жарова И.К., Пинкин В.Ф. Экспериментальные исследования тепломассообмена высокотемпературных гетерогенных струй с поверхностью // Теплофизика и аэромеханика. 1995. — Т. 2. — №4.-С. 379-383.

76. Абалтусов В.Е., Жарова И.К., Пинкин В.Ф. и др. Тепломассообмен на поверхности преграды при газотермическом нанесении покрытий // Теплофизика высоких температур. 1992. Т. 30. № 6. — С. 1229-1232.89.3еликман А.Н., Молибден, М., 1970

77. Блинов И.Ф. Хлоратные и перхлоратные взрывчатые вещества, М., Государственное Издательство Оборонной Промышленности, 1941

78. Росоловский В.Я., Химия безводной хлорной кислоты, М., 1966

79. Шумахер И., Перхлораты свойства, производство, применение, пер. с англ., М., 1963

80. Ромоданова Л.Д., Похил П. Ф. О горении состава Ре2Оз+А1+А12Оз, физика горения и взрыва, 1969, Т. 5, вып 2, стр. 277

81. Дубровин А.С. и др. Влияние плотности алюминотерми составов на их горение, Физика горения и взрыва, 1971 Т. 6, вып. 1

82. Беляев А.Ф. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем М, Наука, 1968

83. Fischer S.H., Grubelich М.С. Theoretical energy release of thermites, intermetallics, and combustible metals, 24st International Pyrotechnics Seminar, 1998, pp. 231-286.

84. Moin E. The Current status of field welding of rail, Railway Track Struct., October 1988.

85. Mohler J.H., Halcomb D.L., Begeal D.R. An effective low-profile thermite torch, MLM-3650(OP).

86. Marziano S.J., Donnard R.E. Thermite penetrator device. U.S. Patent 4.216.721. 1980.

87. Hinshaw J.C., Blau RJ. Thetmite composition for use as gas generators, International Application WO 95/04672. 1995.

88. Gibson A., Haws L.D., Mohler J.H. Integral low-energy thermite igniter, PATENTS-US A6494487. 1983.

89. Munger A.C., Mohler J.H., Kelly M.D., Feasibility of a Free-Standing Insertable Heat Source. 8th International Pyrotechnics Seminar, p. 496-511, 1982.

90. McLain J.H., Pyrotechnics from the Viewpoint of Solid State Chemistry. Franklin Institute Press. 1980.

91. Hancox R.J., The Development of plastic thermite, 9st International Pyrotechnics Seminar, p.257-274. 1984.

92. Wang L.L., Munir Z.A., Maximov Y.M., Thermite reactions: their utilization in the synthesis and processing of materials, Journal of Materials Science 28 (1993) 3693-3708, 1993.

93. Vetter R.F., Rocket motor thermal case penetrator An Approach to Fast Cookoff Hazard Reduction. CPIA-PUB-425-VOL-III, JANNAF Propulsion Meeting, 1985.

94. CUTLER R.A., VIRKAR A.V., J.B. HOLT, "Synthesis and Densification of Ceramics Made by Novel Exothermic Reactions," Phase I Report, TRE 83-06, 1983.

95. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. 2-е изд.: Пер. с англ. / Под ред. А.А. Померанцева. М.: Наука, 1964.

96. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.

97. Thermal conductivity / Ed. R. P. Туе. Lond.: Acad. Press Inc. 1969. Vol. 1,2.

98. Бахман H.H., Лобанов И.Н. Влияние тегаюпроводящих элементов на скорость горения / Физика горения и взрыва. 1975. Т. 11, №3. С. 501506.

99. Бахман Н.Н., Лобанов И.Н. Влияние диаметра теплопроводящих элементов на их эффективность при горении конденсированных систем / Физика горения и взрыва. 1983. Т. 19, №1. С. 46-50.

100. Владимиров В. С., Уравнения математической физики, 5 изд., М., 1988.

101. Семенов Н.Н. «Журнал Русского Физико-Химического общества». 1928, 60, с. 241.

102. Merzhanov A.G. On critical conditions for thermal explosion of a hot spot. Combustion and Flame, 1966, v. 10, N 4, p.341-348.

103. Мержанов А.Г. Проблемы теплообмена в теории теплового взрыва / Тепло- и массообмен. Минск: Наука и Техника, 1966, Т.4, с.259-272.

104. Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. Современное состояние теории теплового взрыва / Успехи Химии, 1966, т.35, № 4, с.656-683.

105. Merzhanov A.G. Thermal explosion and ignition as a method for formal kinetic studies of exothermic reactions in the condensed phase. Combustion and Flame, 1967, v.l 1, N 3, p.201-211.