30
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
сгорания (ПС) и элементами конструкции [3] приводят к заведомо
невысокой точности экспериментальных данных. При использовании
ультразвуковых методов [4] ограничение накладывается на макси-
мальную измеряемую скорость горения ЭКС и максимальную вели-
чину давления в камере сгорания (КС).
При работе в области высоких давлений по сравнению с обозна-
ченными методами преимуществами обладает СВЧ-метод измере-
ния скорости горения ЭКС [5], поскольку при его использовании
непосредственно осуществляется определение положения фронта
горения с высокой разрешающей способностью вне зависимости от
внутрикамерных процессов, что исключает их влияние на точность
измерения.
К достоинствам данного метода измерения относится безынерци-
онность ввиду высокой временной разрешающей способности
(25 мкс и более), что позволяет исследовать быстропротекающие
процессы, такие как горение быстрогорящих (до единиц м/с) матери-
алов, нестационарные режимы и т. п. Пространственная разрешаю-
щая способность изменяется в процессе выгорания образца и состав-
ляет 0,034…0,0028 мм. Теоретическая точность определения
скорости горения может достигать 1 %. Практически достижимый
уровень погрешности составляет 4,5 %, он зависит от таких факто-
ров, как состав, физические и диэлектрические параметры ЭКС и ее
компонентов, длина образца и др. [5].
При исследовании горения ЭКС при давлениях до 200 МПа
определенные трудности обусловлены прочностью элементов си-
стемы измерения, в частности гермоввода СВЧ-излучения. В случае
изготовления гермоввода из стеклотекстолита с пределом прочно-
сти 350…540 МПа (в зависимости от ориентации армирующего ма-
териала) максимально допустимое внутрикамерное давление со-
ставляет 150 МПа. При применении радиопрозрачных керамических
материалов с высоким пределом прочности и модулем упругости
допустимая величина внутрикамерного давления может достигать
300 МПа и более [6].
На рис. 1 представлена принципиальная схема устройства для
определения положения фронта горения ЭКС СВЧ-методом. Система
состоит из измерителя полных сопротивлений (ИПС) с гермовводом
СВЧ-излучения в камеру сгорания и волноводной втулкой с исследу-
емым образцом ЭКС в виде образца торцового горения. СВЧ-
излучение вводят в исследуемый образец со стороны забронирован-
ного торца. Электромагнитная волна проходит через образец ЭКС и,
отражаясь от границы раздела фаз продукты сгорания — ЭКС, воз-
вращается обратно. Определение положения фронта горения основа-
но на измерении параметров электромагнитного поля, образованного
прямой и отраженной от фронта горения электромагнитными волна-
ми. Линейную скорость горения ЭКС вычисляют путем численного
дифференцирования положения фронта горения по времени. Сопо-
1 3,4,5,6,7,8