При расходе продуктов сгорания воспламенителя начальная скорость распространения фронта пламени (у переднего торца заряда) составляла 13 м/с. При достижении пламенем заднего торца заряда скорость фронта увеличилась до 187 м/с (рис. 20). В случае неизменного расхода уменьшение отношения приводит к снижению скорости распространения пламени по заряду, поскольку повышение FKP вызывает уменьшение давления, а следовательно, и скорости протекания химических реакций. Максимальные скорости нарастания давления в период запуска РДТТ зафиксированы в среднем сечении канала заряда. Эта скорость достигала 5000 бар/с при F/FBB = 2,0 и 3000 бар/с при F/FKp=l,06. В условиях F/FKp=1,2 увеличение расхода воспламенителя от 10 до 22 г/с обеспечивало уменьшение задержки воспламенения заряда, с 65 мс до 20 мс. [41].

Следует отметить, что разработанные теоретические модели процессов при запуске РДТТ имеют ряд недостатков:

Не учитываются нестационарные эффекты в законе скорости горения СТТ, хотя интенсивность нарастания давления в канале достигает 5103 бар/с;

Пренебрегается эффектом вдува, который в реальном процессе имеет место в период индукции и вызывает уменьшение коэффициента теплообмена;

Не рассматривается структура турбулентного пограничного слоя.

Поэтому разработку теории процессов при запуске РДТТ пока нельзя признать достаточно завершенной Дальнейшее совершенствование этой теории позволит не только правильно рассчитывать тяговые характеристики РДТТ и давление, но и технически обоснованно установить верхний достижимый предел коэффициента объемного заполнения корпуса РДТТ уже на ранних этапах проектирования двигателя.

Основные результаты рассмотренных выше зарубежных исследований сводятся к следующему.

Разработка зарубежных РДТТ различных классов сопровождается дальнейшим расширением работ по созданию более надежных и эффективных систем воспламенения зарядов ТРТ. Из прорабатываемых в настоящее время систем: химическое зажигание на основе самовоспламеняющихся жидкостей, элект-рическое зажигание, пиротехнические устройства — наибольшее распространение получили последние. В рассмотренных публикациях обоснован выбор компонентов воспламенительных составов: окислителей, горючих (металла, неметалла, неорганические и органические соединения), цементаторов (связующих) и формы их использования (порошки, гранулы, таблетки, блоки или заряды). Разработаны конструкции воспламенителей. Основные направления развития систем воспламенения: обеспечение гарантированного воспламенения заряда ТРТ, контролируемого и стабильного выхода РДТТ на режим, а также максимальной безопасности и надежности в эксплуатации.

Рассмотрены существующие теории воспламенения (зажигания) ТРТ (теории воспламенения в твердой и газовой фазах, гипергольная теория воспламенения), общим положением которых является предварительный нагрев ТРТ до определенной температуры (или подвод необходимого количества тепла), при которой начинается интенсивное образование продуктов газификации или возбуждаются экзотермические реакции.

Описаны физическая картина процесса запуска РДТТ и теоретические методы его расчета. Эти методы с использованием ЭВМ позволяют при проектировании РДТТ определять влияние характеристик горения ТРТ (с учетом эрозии), эффектов трения и теплообмена, параметров воспламенителя и других характеристик на распределение давления по тракту РДТТ и диаграмму давление — время в период запуска двигателя.

Недостатками большинства применяемых теоретических мо-делей процесса в канале заряда являются рассмотрение течения в одномерной постановке, использование эмпирических и полуэмпирических зависимостей для скорости горения ТРТ и коэффициента эрозии, предположение о завершенности процесса горения и химических реакций в тонкой зоне пламени, отсутствие учета эффектов нестационарности на скорость горения и др. Усовершенствование расчетных методов позволит уменьшить количество огневых испытаний и их стоимость при отработке РДТТ.

Проанализирована роль технологических загрязнении по-верхности заряда ТРТ при возникновении аномального запуска РДТТ.

Описаны методы моделирования технологических загрязнений ТРТ для выработки технических требований к системе неразрушающего контроля РДТТ и анализа результатов аномальных запусков натурных РДТТ.

Можно предположить, что снижение эффекта шероховатости на эффективную скорость горения ТРТ вызвано тем, что остатки клея после зачистки создавали своего рода бронирующее покрытие на части поверхности ТРТ. Тщательное удаление с по-мощью растворителя клея, попавшего на поверхность заряда, до отверждения клея обеспечивает практически полное восстановление номинальных характеристик воспламенения и горения ТРТ. Однако менее тщательное удаление клея (простое вытирание поверхности заряда сухой тканью) привело к увеличению времени задержки воспламенения на 16% и уменьшению на 15. [44]

При отсутствии контакта тефлоновой пластины с поверхностью заряда в процессе отверждения ТРТ наблюдалось резкое ухудшение характеристик воспламенения и уменьшение эффективной скорости горения ТРТ. Снижение параметра dp/dt составило 28%. Причиной этого могло быть аномально высокое содержание связующего на свободной поверхности заряда, возникшее в период отверждения ТРТ. При этом изменение уровня влажности поверхности пластины не оказало заметного влияния на эффективную скорость горения, поскольку непосредственный контакт пластины и ТРТ отсутствовал.

Если влажная тефлоновая пластина находилась в тесном контакте с поверх-ностью заряда, то присутствие влаги оказывало сильное отрицательное влияние на скорость горения ТРТ. Это связано с растворением части ПА перед отверждением ТРТ. Эффект обогащения ТРТ пластификатором с точки зрения его влияния на скорость горения и воспламеняемость слабо зависел от того, вводился ли избыточный пластификатор в весь объем ТРТ или только в околоповерхностный слой. Если в составе ТРТ оказывалась значительная примесь материала лайнера, то время задержки воспламенения образца ТРТ в дуговой отражательной печи уменьшилось по сравнению с контрольным вариантом (№ 1) из-за повышения степени черноты поверхности ТРТ. Однако скорость горения СТТ очень сильно уменьшилась, и горение заряда в модельном РДТТ происходило при весьма низком уровне давления. Наличие инея на поверхности СТТ вызывало некоторое уменьшение скорости горения и снижение величины Ар/At в модельном РДТТ примерно на 20%.

В Принстонском университете (США) разработана теоретическая модель для расчета характеристик горения заряда РДТТ а также проведен анализ газодинамических процессов в камере двигателя при запуске. Основное назначение модели снизить до минимума необходимое количество дорогостоящих огневых стендовых испытаний РДТТ и объем доработки конструкции РДТТ на основе результатов этих испытаний.

Многие современные высокоэффективные РДТТ, используемые в США для боевых ракет и космических ракет носителей, характеризуются высоким коэффициентом объемного заполнения корпуса топливом (0,900,93), относительно низким отношением площади поперечного сечения канала заряда и площади критического сечения сопла РДТТ (до 1,2М ,4), значительным удлинением заряда. В каналах зарядов подобных РДТТ при запуске образуется высокоскоростной поток продуктов сгорания (число М достигает 0,5 и более), возникают значительные продольные градиенты давления и температуры. Эти явления способствуют появлению пиков давления, что может привести к разрушению РДТТ при запуске или потребует утяжеления конструкции. Опыт ряда форм США показывает, что переходные