Переход горения в детонацию

При горении ГВС в замкнутом объеме продукты горения, нагретые до высоких температур, и находящиеся при давлениях, больше, чем исходная смесь, играют роль поршня, сжимающего исходный газ, и приводящего его в движение. Повышения давления в исходной ГВС приводит к увеличению скорости горения. При самоускорении процесса формируются волны сжатия, сложение которых формирует в исходной ГВС ударную волну, способную вызвать быстрое химическое превращение-детонацию (рис. 7).

Рис. 7 t,x – диаграмма процесса перехода горения в детонацию для ГВС.

1 – кривая распространения фронта пламени

2 – волны сжатия

3 – координаты возникновения детонации

Основной причиной перехода горения в детонацию для конденсированных ВС является увеличение поверхности горения. Это может происходить за счет проникновения раскаленных продуктов горения:

- в технологические поры исходного ВВ (для прессованных зарядов);

- в трещины и поры, возникающие под влиянием температурных и механических воздействий, а также за счет рекристаллизации одного из компонентов и др.

За счет увеличения поверхности горения происходит повышение давления, которое увеличивает скорость горения. Переходу горения в детонацию способствует замкнутость объема, в котором находится заряд ВВ.

В процессе перехода горения в детонацию послойное горение переходит в процесс конвективного горения (рис. 8) – горение в порах, трещинах. Повышенное давление в зоне горения формирует волны сжатия и низкоскоростной режим носит уже волновой характер (процесс химического превращения инициируется слабой ударной волной), распространяющейся со скоростью ~800-3500 м/с.

Рис 8 t,x – диаграмма перехода горения в детонацию для конденсированных ВС.

1 – устойчивое послойное горение

2 – конвективное горение

3 – низкоскоростной режим взрывчатого превращения

4 – стационарная детонация

При определенных условиях (наличие оболочки, большой диаметр заряда) низкоскоростной режим перерастает в детонационный с нормальной скоростью (до 7-9 км/с). Для некоторых систем стадия (2,3) (рис 6) может и отсутствовать. Изучение переходных процессов зачастую осложнено быстротечностью самого процесса (рис 9).

Рис 9 Переход горения (1) в детонацию (2) для гремучей ртути.