Природа и расчет скорости эрозионного горения твердого ракетного топлива
1
УДК 536.46
Природа и расчет скорости эрозионного горения
твердого ракетного топлива
© К.О. Сабденов
1
, М. Ерзада
1
, В.Е. Зарко
2
1
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева,
Астана, 010008, Казахстан
2
Институт химической кинетики и горения Сибирского отделе-
ния Российской академии наук, Новосибирск, 630090, Россия
Рассмотрены механизмы положительного и отрицательного эрозионных эффек-
тов, возникающих при обдуве твердого ракетного топлива в камерах сгорания.
Проанализированы их физические механизмы. Предложены простые формулы для
приближенного расчета скорости горения и наиболее важных параметров эрози-
онных эффектов.
Ключевые слова:
отрицательный эрозионный эффект, положительный эрозион-
ный эффект, скорость горения, коэффициент эрозии.
При обдуве твердого ракетного топлива газовыми продуктами
горения наблюдается изменение его скорости горения
u
[1–3]. Это
явление получило название эрозионного эффекта. Такой обдув всегда
происходит в ракетных двигателях, и изменение скорости горения
оказывает большое влияние на технические показатели двигателя.
Изменение скорости горения при обдуве, по результатам иссле-
дования Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), приве-
дено на рис. 1 [3].
При относительно малых скоростях обдува
w
∞
скорость горения
топлива немного уменьшается. Но с увеличением
w
∞
, когда значение
w
∞
превышает критическое значение
w
∗
, скорость горения
u
начинает
увеличиваться. Уменьшение
u
получило название отрицательного
эрозионного эффекта (область
ε
< 1); увеличение скорости горе-
ния — положительный эрозионный эффект (область
ε
> 1). Меру из-
менения скорости горения определяют отношением ее значения
u
w
при обдуве и значения
u
при отсутствии обдува:
ε
=
u
w
/
u
. Параметр
ε
называется коэффициентом эрозии. Его значение находится в преде-
лах 0,7…1,8 [4]. Скорость положительного эрозионного горения
u
w
при условии отсутствия отрицательного эрозионного эффекта (см.
рис. 1, топливо A) может быть представлена зависимостью [5]
,
n
w
w u u
w
∞
∗
⎛ ⎞
=
⎜ ⎟
⎝ ⎠
w
∞
≥
w
∗
;
(1)
