Composition of pasty propellants and specific features of their burning

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Paste propellant propulsion is a possible alternative to the commonly used liquid and solid propellant propulsion. However, information on the burning process of pasty condensed systems remains very limited. The paper presents the results of experimental study of the burning process of pasty condensed systems at varying their composition. The study deals with determining the parameters of the burning rate law and the characteristics of the agglomeration process. The description of the research methodology is provided. Paste compositions have been identified that provide control of the burning process of pasty propellants which includes changing the law of burning rate and agglomeration characteristics. A significant role of the intermediate structure — skeleton layer — in the burning process of the system under consideration has been established. The obtained data made it possible to reveal a general physical mechanism of the burning process of pasty propellants.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

Valery Babuk

Voenmeh Baltic State Technical University named after D. F. Ustinov

Autor responsável pela correspondência
Email: babuk_va@mail.ru

Doctor of Sciences in Technology, Professor, Head of the Department

Rússia, Saint Petersburg

Dimitry Kuklin

Voenmeh Baltic State Technical University named after D. F. Ustinov

Email: dimitrykuklin1997@mail.ru

PhD Student

Rússia, Saint Petersburg

Sergey Naryzhny

Voenmeh Baltic State Technical University named after D. F. Ustinov

Email: sergei.nar@bk.su

Junior Researcher

Rússia, Saint Petersburg

Alexander Nizyaev

Voenmeh Baltic State Technical University named after D. F. Ustinov

Email: anizyaev@bstu.spb.su

Candidate of Sciences in Technology, Associate Professor

Rússia, Saint Petersburg

Bibliografia

  1. Zhivotov, N. P., V. A. Sorokin, V. P. Frantskevich, V. A. Kozlov, E. V. Surikov, V. D. Fel’dman, V. M. Abashev, V. V. Chervakov, M. S. Sharov, and L. S. Yanovskiy. 2010. Raketno-pryamotochnye dvigateli na tverdykh i pastoobraznykh toplivakh [Rocket-ramjet engines on solid and pasty propellants]. Moscow: Fizmatlit. 350 p.
  2. Belyaev, N. M., N.P. Belik, and E. I. Uvarov. 1979. Reaktivnye sistemy upravleniya kosmicheskimi letatel’nymi apparatami [Jet control systems for spacecraft]. Moscow: Mashinostroenie. 231 p.
  3. DeLuca, L. T., T. Shimada, V. P. Sinditskii, M. Calabro, and A. P. Manzara. 2017. An introduction to energetic materials for propulsion. Chemical rocket propulsion. A comprehensive survey of energetic materials. Eds. L. T. De Luca, T. Shimada, V. P. Sinditskii, and M. Calabro. Springer. 3–59.
  4. Babuk, V. A., D. I. Kuklin, K. N. Kuklina, and S. Yu. Naryzhnyy. 2023. Problema shlakoobrazovaniya v dvigatelyakh na pastoobraznom toplive [The problem of slag formation in paste propellant engines]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 16(2):90–97.
  5. Meleshko, V. Yu., G. Ya. Pavlovets, A. I. Gladyshev, and A. S. Bulavskiy. 2022. Sostoyanie i napravleniya razrabotki pastoobraznykh toplivnykh kompozitsiy dlya pryamotochnykh vozdushno-reaktivnykh dvigateley raketnykh i artilleriyskikh sistem [Status and directions of development of pasty propellant compositions for ramjet engines of rocket and artillery systems]. Izvestiya RARAN [Proceedings of the Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences] 121(1):121–127.
  6. Babuk, V. A., D. I. Kuklin, S. Yu. Naryzhnyy, and A. A. Nizyaev. 2023. Zakonomernosti goreniya pastoobraznykh kondensirovannykh system [Patterns of burning of pasty condensed systems]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 16(1):71–76.
  7. Babuk, V. A., D. I. Kuklin, S. Yu. Naryzhnyy, and A. A. Nizyaev. 2023. Paste-like propellants and features of their burning. Combust. Explo. Shock Waves 58(2):236– 243.
  8. Babuk, V. A., N. L. Budnyy, D. I. Kuklin, S. Yu. Naryzhnyy, and A. A. Nizyaev. 2022. Intermediate structures in the process of burning of high-energy condensed systems. Combust. Explo. Shock Waves 58(4):408–414.
  9. Lengelle, G., J. Duterque, and J. F. Trubert. 2000. Physico-chemical mechanisms of solid propellant combustion. Solid propellant chemistry, combustion, and motor interior ballistics. Eds. V. Yang, T. B. Brill, and W. Z. Ren. Progress in astronautics and aeronautics ser. AIAA. 185:287–334.
  10. Denisyuk, A. P., Yu. G. Shevelev, D. L. Rusin, and I.V. Shumskiy. 2001. Effect of RDX and HMX on the efficiency of catalysts for double-base propellant combustion. Combust. Explo. Shock Waves 37(2):190–196. doi: 10.1023/A:1017561827203.
  11. Denisyuk, A. P., L. A. Demidova, V. A. Sizov, and A. P. Merkushkin. 2017. Vliyanie uglerodnykh nanotrubok na zakonomernosti goreniya nizkokaloriynykh porokhov [The effect of carbon nanotubes on the combustion patterns of low-calorie powders]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 10(1):59–63.
  12. Denisyuk, A. P., Yu. M. Milekhin, L. A. Demidova, and V.A. Sizov. 2018. Effect of carbon nanotubes on the catalysis of propellant combustion. Dokl. Chem. 483(2):301– 303. doi: 10.1134/S0012500818120078.
  13. Ignatieva, E. L., D. B. Lempert, N. V. Chukanov, G. V. Shilov, and S. M. Aldoshin. 2022. Cocrystallyzate of α-CL-20 with water and hydrogen peroxide as a potential component of solid composite propellants. Russ. J. Phys. Chem. B 16(2):300–307. doi: 10.1134/S1990793122020178.
  14. Babuk, V. A., I. N. Dolotkazin, and A. A. Glebov. 2005. Burning mechanism of aluminized solid rocket propellants based on energetic binders. Propellants Explosives Pyrotechnics 30(4):281–290.
  15. Babuk, V. A., and A. A. Nizyaev. 2014. Modelirovanie struktury smesevykh tverdykh topliv i problema opisaniya protsessa aglomeratsii [Modeling the structure of mixed solid fuels and problems of describing the agglomeration process]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopics] 16(1):31–42.
  16. Beckstead, M. W., K. Puduppakkam, P. Thakre, and V. Yang. 2007. Modeling of combustion and ignition of solid-propellant ingredients. Prog. Energ. Combust. 33(6):497–551.
  17. Babuk, V., I. Dolotkazin, A. Gamsov, A. Glebov, L. T. DeLuca, and L. Galfetti. 2009. Nanoaluminum as a solid propellant fuel. J. Propul. Power 25(2):482–489.
  18. Beckstead, M. W., R. L. Derr, and C. F. Price. 1970. A model of composite solid-propellant combustion based on multiple flames. AIAA J. 8(12):2200–2207.
  19. Babuk, V. A. 2017. Formulation factors and properties of condensed combustion products. Chemical rocket propulsion. A comprehensive survey of energetic materials. Eds. L. T. De Luca, T. Shimada, V. P. Sinditskii, and M. Calabro. Springer. 319–341.
  20. Babuk, V. A., N. L. Budnyy, A. N. Ivonenko, and A. A. Nizyaev. 2018. Simulation of characteristics of condensed products in a combustion chamber. Combust. Explo. Shock Waves 54(3):301–308.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Propellant burning rate vs. pressure

Baixar (69KB)
Metadados
3. Fig. 2. Dependences of parameters (a), η(P) (b), and D43(P) (c) on pressure

Baixar (145KB)
Metadados
4. Fig. 3. Mass functions of the size distribution density of agglomerates for composition Bas_1: 1 — high density; and 2 — low density

Baixar (64KB)
Metadados
5. Fig. 4. Schematic of the burning zone

Baixar (129KB)
Metadados

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».