Динамика фронта детонационной волны в твердых взрывчатых веществах

Определяющая роль формы фронта в процессе распространении детонационной волны в газообразных смесях была обоснована К. И. Щёлкиным при построении теории спиновой детонации. Впоследствии однозначная связь искривления фронта с параметрами детонационной волны была многократно подтверждена в экспериментах, в том числе для конденсированных взрывчатых веществ (ВВ). Существование такой связи легло в основу построения теории динамики детонационного фронта, получившей развитие к концу XX в. В работе приведены результаты исследования распространения фронта детонационной волны в цилиндрических образцах низкочувствительного ВВ различного диаметра при одноточечном и плосковолновом инициировании.
Установлена однозначная связь скорости детонации с кривизной фронта детонационной волны. В предположении зависимости скорости детонации от кривизны фронта получены обыкновенные дифференциальные уравнения, описывающие профили стационарного двумерного детонационного фронта для зарядов ВВ в форме пластины, цилиндра и кольца. При этом учитывалось, что краевой угол между нормалью к фронту и краем ВВ уникален для каждой комбинации ВВ и материала облицовки. Обнаружено, что один и тот же профиль детонационного фронта соответствует нескольким комбинациям материала облицовки и определяющего размера заряда (толщины пластины, радиуса цилиндра или внутреннего радиуса кольца). Сравнение экспериментальных профилей фронта вблизи краев зарядов ВВ для этих комбинаций дает данные по зависимости скорости детонации от кривизны фронта для низких скоростей, соответствующих режимам вынужденной детонации. Анализ ранее полученных данных для детонирующих кольцевых зарядов низкочувствительного ВВ показал, что при уменьшении скорости детонации полная кривизна фронта стремится к пределу около 0.05 мм$^{-1}$, т. е. порядка обратного критического диаметра. Предел кривизны фронта позволяет предсказывать критический диаметр детонации.