ш активная час

зона реакции между расплавом поверхностный слой топлива с

и твердой поверхностью ,акциями рааложення

Рис. 2.21. Схема поперечного сечения зоны горения топлива с v < О

ских реакций на этой границе и т.д. Размер и форма единичной капли, закон распределения расплава на поверхности, вероятно, зависят от структуры поверхности. Появление и исчезновение капель расплава на фиксированном участке при конкретном давлении будет проявляться через уменьшение интегрального расхода и уменьшение скорости перемещения фронта горения из-за дискретности горения. Схема процесса изображена на рис. 2.21.

Почему подобный эффект наблюдается не для всех смесевых топлив, а типичен только для единичных рецептур и только в ограниченном диапазоне давлений? Вероятно, это происходит из-за особых свойств одного из компонентов, входящих в рецептуру топлива, когда при нагревании поверхности он частично разлагается и расплавляется, но не удаляется с поверхности и не газифицируется со скоростью обычных. За счет инерционности, хорошей смачиваемости и за счет определенных теплофизических характеристик участок расплава некоторое время продолжает находиться на поверхности, уменьшая тем самым скорость разложения компонентов топлива и протекания химических реакций, расположенных под ним участков. Возможно также, что эти физические явления сказываются на уменьшении температуры темной зоны горения, что, в свою очередь, может приводить к замедлению или запаздыванию протекания химических реакций в приповерхностном слое топлива.

Причем наличие расплава начинает сказываться на проявлении обратной зависимости скорости горения лишь для доли покрытия, превышающей некоторый критический уровень. Так, для

зона пламени темная зона зона расплава

топлива, описанного в работе [95], критическое значение находится в пределах 25 ... 33 %. Описанный процесс относился к некото-pQi постоянному уровню давления. Исходя из представленной гипотезы о состоянии поверхности горения эффект обратной зависимости и = Др) может быть объяснен следующим образом. При увеличении давления в камере сгорания, начиная с некоторого порогового, должно происходить увеличение суммарной площади расплава на поверхности, следствием чего должно стать уменьшение суммарного газоприхода. Однако какова первопричина увеличения доли расплава с ростом давления, насколько эта доля может возрастать, чем ограничен верхний уровень проявления данного эффекта? Эти вопросы требуют дополнительного изучения специалистами в области горения топлива.

Независимо от физических причин появления обратной зависимости практическое значение для разработчиков ЭУТТ будет иметь ответ на вопрос: что произойдет с внутрикамерными процессами при смене режимов работы за счет изменения площади критического сечения сопла, если из-за разной инерционности процессов в твердой, жидкой и газообразных фазах нарушится баланс открытых и закрытых участков поверхности? Будет ли кривая давления чувствительна к этим динамическим процессам? И если да, то будет ли иметь колебательный затухающий, экспоненциальный или, наоборот, лавинообразный характер? Если колебательный, то какова будет амплитуда и частота? Чтобы понять, при каких параметрах и условиях в КС процесс будет устойчивым, а при каких нет, требуется на основе качественного описания процесса разработать модель, позволяющую объяснить динамический процесс и при возможности объяснить феномен возникновения обратной зависимости горения от давления. Первым шагом в этом направлении может стать разработка математической модели, описывающей динамику поведения геометрической составляющей процесса с последующим ее усложнением за счет ввода физических компонентов.

Следовательно, глубина уменьшения видимой скорости будет зависеть от доли покрытия поверхности расплавом 5р, соотно-пхения скоростей перемещения в глубь свободных участков и уча-

стков расплава, его структуры, толщины, времени задержки воспламенения и т.д.

Оценка последствий, основанная на учете только геометрического фактора, приводит к выводу, что увеличение доли покрытия поверхности расплавом более 0,5 (w > 2) должно неизбежно

вызвать усиление неуравновешенности динамического процесса обмена между участками горения и расплава и, как следствие, привести к неустойчивости режима работы. Численное моделирование показало, что колебательный процесс в КС будет идти при любых сочетаниях размера капель, их общего числа и скорости появления и исчезновения. Поскольку в натурных условиях действуют и стабилизирующие (демпфирующие) факторы, то амплитуда колебаний может быть сглажена и даже не замечена обычными датчиками давления, а предельно достижимая величина и будет несколько больше двух (реально зафиксированная величина й не превышала трех, что может служить одним из доказательств принципиальной верности предлагаемой модели).

Следствием этого при смене режима может стать появление в камере низкочастотных колебаний давления. В некоторых случаях при ОСИ наблюдалось возникновение колебательного процесса при смене режимов [71] (что является одним из доказательств правомерности высказанного подхода по объяснению механизма горения).

Оценка основных характеристик ЭУТТ. Произведем оценку баллистической эффективности ЭУТТ с зарядом из топлива с V < О, основанную как на анализе информации по фактическим характеристикам топлив, так и на сравнении ее с базовой ЭУТТ (с V = 0,8), идентичной по схемным решениям, выходным параметрам (Ру, Рм, О, используемым материалам. Параметрам, относящимся к ЭУТТ с V < О, присвоим верхний индекс - . Нижние индексы м и у , как и ранее, обозначают режимы тяги: маршевый и управляющий соответственно. Кроме того, примем Uy = wimim причем ру = 1 МПа, а = 5 МПа. Полагаем, что энергетические и

другие характеристики топлив не различаются между собой.