Скорость горения алюминизированных смесевых топлив с широким распределением частиц окислителя по размерам

Экспериментально исследована скорость горения смесевых топлив на основе полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (HTPB), алюминия (Al) и перхлората аммония (AP) с широким распределением частиц AP по размерам. Исследованы как двумерные слоевые системы, так и трехмерные смесевые топлива. Очень мелкий перхлорат аммония FAP (fine AP, 2 мкм) при соотношении FAP/связующее 75/25 использован либо в трехмерных топливах наряду с частицами крупного перхлората аммония CAP (coarse AP, >200 мкм), либо в прессованных пластинах AP, моделирующих частицы CAP в слоевых двумерных системах с избытком окислителя. Показано, что, хотя алюминий не оказывает значительного влияния на структуру пламени системы AP/связующее, в зависимости от давления его присутствие может приводить как к увеличению скорости горения за счет теплоприхода излучением из пламени, так и к ее уменьшению вследствие расходования тепла на инертный нагрев частиц Al (в конкуренции с кондуктивной передачей тепла от пламени к топливу). В целом структура пламени алюминизированной слоевой системы AP/связующее подобна таковой для безметалльных слоевых систем, с небольшими различиями. Температура предварительно перемешанного одномерного пламени матрицы FAP/HTPB недостаточна для воспламенения алюминия, но достаточно высока для поддержания горения матрицы в самоподдерживающемся режиме при наличии умеренного по величине внешнего потока излучения, который обеспечивается алюминием, воспламеняющимся ниже по потоку в пламени CAP/матрицы. Пламя системы CAP/матрица в зависимости от давления и толщины слоя горючего существует либо в режиме разделенных диффузионных пламен, либо в режиме слитого, частично предварительно перемешанного пламени. В терминах числа Пекле найдена корреляция между показателем степени в зависимости скорости горения от давления и реализацией режима пламени CAP/матрица в зависимости от давления. Это соответствует простой теории, основанной на сохранении скалярной величины, связывающей мгновенные (текущие) массовые доли компонентов реагирующей смеси.