Избыток подповерхностного тепловыделения как возможная причина отрицательного эрозионного эффекта при горении гомогенных твердых ракетных топлив

Увеличение скорости горения (газификации) твердого ракетного топлива при действии достаточно интенсивного обдувающего газового потока было обнаружено экспериментально в 1940-х годах и получило название эрозионного горения. Позже было установлено, что при относительно низких скоростях обдува для некоторых топлив может наблюдаться снижение скорости горения, названное отрицательной эрозией. Попытки теоретического исследования отрицательной эрозии предпринимались с 1971 г. и были направлены на анализ изменения интенсивности теплообмена на горящей поверхности при ведущей роли газофазных реакций с учетом влияния крупномасштабных пульсаций скорости и температуры газа, влияния различия коэффициентов диффузии и температуропроводности газа, а также влияния растяжения пламени. Настоящая работа посвящена обсуждению версии, основанной на анализе процесса горения топлива в условиях обдува при наличии интенсивного подповерхностного тепловыделения за счет экзотермических реакций в конденсированной фазе. В случае, если температура поверхности ограничена температурой кипения, в подповерхностном слое могут образовываться локальные максимумы температуры, приводящие к неравномерному реагированию на поверхности и к появлению “собственной” турбулентности в прилегающем слое газа. Наличие такой турбулентности приводит к изменению теплоприхода к топливу и позволяет качественно объяснить эффект отрицательной эрозии.