Обзор (вне конкурса научных работ 2020 года)

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ПО ЗАЖИГАНИЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Зарко В.E.^1,2, Князева A.Г.^3,4

¹ ИХКГ СО РАН, Новосибирск, 630090; ² Томский государственный университет, Томск, 634050; ³ ИФПМ СО РАН, Томск, 634055; ⁴ТПУ, Томск, 634050

В главе рассмотрен ряд проблем воспламенения энергетических материалов (ЭМ), которые способны самостоятельно гореть в отсутствие внешнего окислителя. Интенсивные научные исследования зажигания ЭМ начались в конце 1930-х годов, когда в СССР были разработаны первые ракеты залпового огня ("Катюша"). Позже такие исследования активно проводились в США и Европе, но, несмотря на довольно долгую историю, все еще остаются нерешенными проблемы, связанные с полным описанием нестационарного перехода к самоподдерживающемуся горению, правильным определением момента зажигания и корректным определением кинетики высокотемпературной реакции ЭМ. В ранних исследованиях были изучены предельные случаи зажигания ЭМ из-за экзотермических реакций исключительно в конденсированной, либо в газовой фазе, но позже было обнаружено, что для многих ЭМ такие реакции могут протекать одновременно в обеих фазах. Это подразумевает необходимость разработки механизмов зажигания, включающих реакции как в конденсированной, так и в газовой фазах. В главе уделяется внимание теоретическому описанию динамического поведения скорости переходного горения энергетических материалов, экзотермически реагирующих в обеих фазах, формулированию объективного критерия зажигания и описанию экспериментальных методов измерения скорости переходного горения. Кроме того, обсуждаются проблемы корректного определения высокотемпературной кинетики ЭМ, а также проблемы зажигания ЭМ с экранированной реагирующей поверхностью (непрозрачные и полупрозрачные вещества). Имеющиеся в литературе рекомендации по использованию данных о задержках зажигания для определения кинетических параметров высокотемпературных реакций ЭМ, как показали последние расчеты с использованием усовершенствованных моделей переходного зажигания, не имеют математического обоснования и дают неверные результаты. Это подчеркивает настоятельную необходимость дальнейшей разработки теоретических подходов для поиска усовершенствованных методов получения термокинетических параметров путем анализа данных о зажигании ЭМ. Очевидно, что ограниченный объем главы не позволяет ответить на все существующие вопросы, но ее содержание может стать полезным для исследователей, работающих в этой области, чтобы лучше понять современные аспекты исследования зажигания EM и обоснованно планировать будущие исследования в этом направлении.

V. E. Zarko, A. G. Knyazeva. Current Problems in Energetic Materials Ignition Studies.

In: Innovative Energetic Materials: Properties, Combustion Performance and Application, 2020, Chapter 4, pp. 67-108. (WeiQiang Pang • Luigi T. DeLuca • Alexander A. Gromov • Adam S. Cumming, Eds.) ISBN 978-981-15-4830-7, https://doi.org/10.1007/978-981-15-4831-4

Глава 4 в книге Innovative Energetic Materials: Properties, Combustion Performance and Application, 2020, Springer Nature Singapore Pte Ltd.