Характеристики горения пиротехнических композиций с порошкообразным титаном

Исследовано горение топлив, состоящих из металлического титана (15–29 %), нитрата аммония и энергетической матрицы при атмосферном давлении. Особенность рецептуры топлив – отсутствие перхлората аммония (ПХА). Определены скорости горения и характеристики конденсированных продуктов горения (КПГ), в том числе массовые распределения частиц КПГ во всем диапазоне размеров и детальные распределения в наноразмерном диапазоне с использованием оригинальных методик отбора. Обнаружена агломерация титана в волне горения, что приводит, в частности, к образованию шлаковых остатков даже при низком (15 %) содержании титана в топливе. Скорость горения возрастает при повышении содержания титана. При этом также возрастает масса шлаковых остатков и снижается полнота сгорания металла. Рентгенофазовый анализ показал, что частицы дыма представляют собой диоксид титана различных кристаллических форм (рутил, анатаз, брукит). Выход оксидного дыма составляет около 5 % от массы титана в топливе. Показано, что параметры дисперсности и структуры аэрозольных частиц оксидного дыма практически совпадают с таковыми для топлив на основе ПХА. Характерный размер первичных наночастиц оксидного дыма D₁₀ = 23 нм, фрактальная размерность агрегатов D_f = 1,55.

Ключевые слова:
титан, бесхлорное топливо, нитрат аммония, скорость горения, агломерация, конденсированные продукты, наноразмерный диоксид титана.
Источник финансирования:
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке МНТЦ в рамках проекта № 3305 «Синтез и исследование металлоксидных катализаторов фотохимического разложения вредных газов, возникающих в результате террористических актов и техногенных катастроф». Авторы выражают благодарность коллегам, участвовавшим в проведении и обработке экспериментов и в обсуждении результатов: В. Н. Симоненко, А. М. Бакланову, В. Е. Зарко, А. А. Онищуку, В. В. Карасеву, Н. А. Ивановой, В. Л. Бизяеву
УДК 536.46

Характеристики горения пиротехнических композиций с порошкообразным титаном