Режимы таких РДТТ не могут быть вычислены достаточно точно с помощью простых методов, а требуют привлечения более сложных математических моделей, для конкретного анализа которых необходимо использование ЭВМ.

На рис. 15 показаны основные составляющие периода запуска типичного РДТТ с высоким коэффициентом объемного заполнения, которые рассматриваются в разработанной математической модели. Пунктирная кривая соответствует РДТТ с меньшим коэффициентом объемного заполнения, когда эрозионное горение заряда ТРТ отсутствует. [41]

В расчетно-теоретической модели приняты следующие основные допущения:

химические реакции горения ТРТ протекают в бесконечно тонкой зоне на поверхности заряда;

составляющая количества движения в осевом направлении продуктов, которые поступают с поверхности горения;

заряда в поток, равна нулю;

течение в канале одномерное (изменения параметров течения поперек пограничного слоя учитываются в отдельных соотношениях для расчета теплообмена и трения);

кинетические процессы на поверхности горения СТТ являются стационарными (в том смысле, что их характеристические времена малы по сравнению с характеристическим временем изменения давления в камере РДТТ);

физические константы у продуктов сгорания воспламени теля и ТРТ одинаковые;

продукты сгорания в канале заряда подчиняются урав нениям идеального газа.

Компоненты пиротехнических смесей должны легко воспла-меняться и обеспечивать самоподдерживающуюся реакцию горения с высоким экзотермическим эффектом. Эти свойства зависят от химического состава и физического состояния компонентов и являются важнейшими факторами при проектировании воспламенителя. Выбор компонентов зависит от выполняемой ими функции в воспламенителе, например от того, применяется ли компонент в промежуточном или основном заряде, а также от требований к воспламенителю и условий окружающей среды при эксплуатации. Выбор химического состава воспламенительной смеси обычно основывается главным образом на этих фак-торах. Кроме того, важную роль играют форма и размеры частиц (или элементов) компонентов, которые могут применяться в воспламенителе в различном виде (от мелкодисперсных порошков и гранул до таблеток, зарядов и блоков заданной формы). Должны учитываться также свойства, влияющие на воспламеняемость, содержание газовой и конденсированной фаз в продуктах сгорания, температура пламени, скорость горения,, стабильность при хранении. Желательно, чтобы при производстве можно было обеспечить простой и точный контроль заданных размеров и формы пиротехнических элементов. Это является условием получения требуемых и воспроизводимых рабочих характеристик воспламенителя. Компоненты должны быть экономически доступны. Заданное соотношение между генерируемой энергией и временем срабатывания воспламенителя позволяет установить конкретные требования к компонентам.

В состав пиротехнической смеси обычно входят горючее (бор), кристаллический окислитель (перхлорат калия), электропроводящий материал (серебро) и полимерное связующее, которое может применяться и в ТРТ. Последние разработки направлены на увеличение количества непроводящей смеси под проводящей пленкой. Это по-зволяет уменьшить требуемую для воспламенения энергию. Применение защитного слоя из алюминиевой фольги уменьшает чувствительность воспламенителя к механическим воздействиям. Преимущества воспламенителей состоят в том, что они дают низкие пики давления, обеспечивают исключительно эффективное использование пространства и не чувствительны к электро-магнитному воздействию. Их недостатки: отсутствие возможности демонтажа и удаления из РДТТ; трудность нанесения на поверхность; необходимость большого количества электроэнергии для приведения их в действие; повышенная чувствительность к трению и статическим нагрузкам; трудность контроля качества.

Размеры и форма являются важными характеристиками пи-ротехнических элементов воспламенителя, так как даже без изменения химического состава компонентов можно обеспечить различные характеристики пиротехнических устройств. Воспламенительные составы могут использоваться в виде порошков, таблеток, полотен, пропитанных пиротехническими составами, зарядов, подобных форме зарядов, употребляемых в РДТТ. В настоящее время порошки обычно используются в качестве передаточных зарядов. В этом случае требуется быстрая воспламеняемость и высокая скорость горения. Использование их в качестве основного заряда приводит к возникновению больших пиков давления при воспламенении. Для улучшения воспроизводимости внутрибаллистических характеристик и обеспечения более длительного и контролируемого (по сравнению с порошками) горения в воспламенителях часто применяются прессованные элементы в виде таблеток. Для облегчения грануляции и таблетирования в состав таблеток кроме порошкообразных компонентов вводят связующее. Возможны различные формы таблеток, но их разнообразие ограничивается определенными характеристиками пуансонов и матриц для вращающихся таб-леточных прессов. Основные формы таблеток показаны на рис 11 [31]. Диаметр и высота таблеток могут изменяться от 1,27 до 25 мм и более. Как правило, таблетки имеют цилиндрическую форму, а изменения касаются лишь контура торцов. Форма таблеток (их площадь поверхности), плотность, скорость горения оказывают существенное влияние на массовый расход воспламенителя.

В канале заряда выделяется элементарный объем длиной (в осевом направлении) и площадью основания, равной по-перечному сечению канала. На участке Ах могут изменяться давление р, температура Г, скорость потока vx, плотность р, поперечное сечение F.

На боковой поверхности выделенного элемента продуктов сгорания действует касательное напряжение трения xw, происходит вдув дополнительного количества продуктов сгорания на единицу поверхности) и происходит теплоотвод с интенсивностью q.

Для рассматриваемого элементарного объема продуктов сгорания в канале заряда записываются уравнения сохранения массы, полного импульса, энергии.

В этих уравнениях принято, что горение СТТ происходит по всему периметру канала.

Система (10—12) представляет совокупность неоднородных нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Эта система была преобразована путем приведения ее к безразмерному виду, при этом пренебрегали малыми величинами, в том числе: а) членом, отражающим приращение массы газа в свободном объеме вследствие перемещения поверхности горения заряда; б) силами вязкости в осевом направлении изза наличия соответствующего градиента скорости в) работой внутренних сил вязкости; г) теплопроводностью в осевом направлении; д) диссипацией тепла. Напряжением трения на стенке можно также пренебречь, когда СТТ воспламеняется и обеспечиваются значительные эффекты вдува. В результате система уравнения (1012) приобретает вид: