автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Адаптация внутрикамерных процессов и элементов конструкции прямоточных воздушно-реактивных двигателей на порошковом горючем для конверсионного использования

На правах рукописи

Крюков Алексей Юрьевич

АДАПТАЦИЯ ВНУТРИКАМЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ПРЯМОТОЧНЫХ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ПОРОШКОВОМ ГОРЮЧЕМ ДЛЯ КОНВЕРСИОННОГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь - 2004

Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Ярушин Станислав Геннадьевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Сальников Алексей Фёдорович - кандидат технических наук Тодощенко Анатолий Иванович

Ведущая организация - ФГУП "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"

Защита состоится " /Л

2004 г. в

¿г

часов на заседании дис-

сертационного совета Д 212.188.06 при Пермском государственном техническом университете (614000, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, ауд. 212).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного технического университета

Автореферат разослан

" "

2004 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

В.И. Свирщёв

-у

//////

3

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В начале 90-х годов XX века изменение геополитической ситуации в мире и связанное с этим существенное сокращение военного производства и научных исследований в стране поставило перед Россией неотложную политическую и экономическую задачи использования накопленного за десятилетия уникального научно-технического и кадрового потенциала в авиа- и ракетостроении для повышения технического уровня и экономической конкурентоспособности технологий, необходимых для гражданского сектора промышленности.

Решением этих задач стало использование при создании новых образцов техники высоких оборонных технологий двойного назначения. Потенциальные перспективы применения при разработке таких технологий энергетических установок (ЭУ), используемых в аэрокосмической технике, основываются на том, что именно в камерах сгорания ракетных и воздушно-реактивных двигателей реализуются наиболее интенсивные и теплонапряженные процессы преобразования вещества и энергии, которые по удельным параметрам на порядок превосходят режимы работы традиционных устройств. В частности, обеспечение конверсионного использования процессов горения и течения в камерах сгорания и соплах воздушно-реактивных двигателей может открыть широкие возможности решения проблемных вопросов материаловедения, касающихся получения материалов с особыми свойствами для многих отраслей современной техники.

Как показывает опыт наиболее передовых в техническом отношении стран, при разработке конструкций новых технических объектов наблюдается тенденция к увеличению в них числа деталей, получаемых методами порошковой металлургии, что позволяет обеспечить большую экономию материала, повысить ресурс работы и управлять конечными свойствами изделий.

Для современных порошковых технологий одной из важнейших задач является получение высококачественных ультрадисперсных порошков (УДП) с размером частиц менее 0,1-г0,5 мкм, обладающих заданными морфологическими свойствами и гранулометрическим составом. Такие материалы находят всё ббльшее применение в производстве машиностроительной керамики, а также в других областях, где могут быть использованы эффекты изменения механических, физико-химических и электромагнитных свойств вещества при переводе его в ультрадисперсное состояние. Большая трудоёмкость и энергоёмкость существующих методов производства таких порошков является слабым местом в современных "высоких технологиях" и делает актуальной разработку энергетически выгодных способов их получения.

Таким образом, исследование и обоснование новых, более производительных, экономичных и надёжных методов получения высокодисперсных порошков с заданными свойствами на основе использования элементов конструкции и внут-рикамерных процессов авиационных и ракетных энергетических установок, является актуальной научно-технической задачей.

В рамках разрешения указанной проблемы в диссертационной работе впервые выполнены исследования двух перспективных направлений развития и совершенствования принципиально нового метода получения УДП А^О}, основанного на конверсионном использовании порошков

алюминия в потоке воздуха в камерах сгорания прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД). Данный метод, обеспечивая стабильно высокое качество продукции, большую производительность и меньшую энергоемкость, чем иные физико-химические методы, при одновременном использовании недефицитных материалов, будет обладать широкими возможностями управления внутрикамерными процессами и свойствами получаемых ультрадисперсных материалов (УДМ) и, следовательно, должен обеспечить более высокие технико-экономические показатели при промышленном применении.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ЯВЛЯЕТСЯ:

Анализ рабочих процессов сжигания аэровзвеси алюминия в камере сгорания для обоснования целесообразности конверсионной реализации функционирования ЭУ на порошкообразном горючем при разработке методов получения в промышленных масштабах ультрадисперсных порошков оксидов с управляемыми свойствами.

Основные задачи, которые решаются для достижения цели работы:

1. Проведение анализа рабочих процессов сжигания аэровзвеси алюминия в экспериментальной установке получения ультрадисперсного оксида и установление физических и размерных связей между параметрами отдельных этапов синтеза целевого продукта и основными геометрическими размерами соответствующих узлов установки.

2. Определение - на основе анализа структуры рабочих процессов сжигания порошка алюминия, - недостатков технических решений, использованных в существующей экспериментальной установке синтеза ультрадисперсного оксида, приводящих к ограничению непрерывного цикла получения готового продукта. По результатам проведенного исследования выработка и обоснование новых технических решений по созданию оборудования, обеспечивающего адаптацию рабочих процессов подачи, воспламенения и сгорания алюминия, протекающих в ЭУ на порошковом горючем, - для конверсионного использования при получении новых порошковых материалов в промышленных масштабах.

3. Выработка рекомендаций по использованию результатов исследования рабочих процессов для проектирования образцов установок способных обеспечить любой заданный объем промышленного производства УДП АЬОэ.

4. Обоснование принципиальной возможности диверсификации метода, использующего сжигание аэровзвеси алюминия при синтезе УДП с целью расширения области применения процессов сгорания псевдожидкого топлива для получения, помимо оксида алюминия, ультрадисперсных порошков других оксидов и нитридов.

МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В ХОДЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Использованы методы математического моделирования процессов воспламенения и горения полифракционных металлических порошков в воздушном потоке, методы матеЦа™чес59Г0...¥ЯА?л?Р0вания процессов фильтрации и тешюобме-

на в пористых средах, методы термодинамических расчётов состава продуктов сгорания, методы проектирования сложных технических систем, программирование на ЭВМ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Получены результаты, доказывающие принципиальную возможность адаптации внутрикамерных процессов в прямоточном воздушно-реактивном двигателе на порошковом горючем для создания промышленных методов получения ультрадисперсных порошков.

2. Установлены физические и размерные связи между параметрами рабочих процессов сжигания аэровзвеси алюминия и конструктивными размерами элементов системы подачи и камеры воспламенения установки получения ультрадисперсного оксида алюминия.

3. В результате проведённого анализа рабочих процессов ЭУ на порошковом металлическом горючем (ПМГ) разработаны новые технические решения по установке, позволяющей получать любые заданные объемы УДП AI2O3 в непрерывном цикле производства. Обоснована принципиальная возможность осуществления разработанных решений с точки зрения обеспечения работоспособности используемых конструкционных материалов и приемлемых размеров элементов системы подачи и камеры воспламенения при тепловых и механических нагрузках, сопровождающих процессы синтеза.

4. Установлено, что при получении ультрадисперсного оксида алюминия в широком диапазоне изменения основных рабочих параметров содержание вредных газообразных соединений в продуктах реакции не будет превышать предельно допустимого уровня.

5. Обоснована принципиальная возможность применения метода сжигания газовзвесей порошковых материалов в камерах сгорания для получения порошков следующих соединений: AIN, Si3N4, BN, Mg2Si04, MgAl204, Се203, Y2O3, SrO. Определены потенциальные параметры расходов сырья для регулирования состава образующихся продуктов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1. Результаты исследований могут быть положены в основу разработки образцов оборудования, использующих рабочие процессы ПВРД на порошковом горючем, адаптированные для получения в промышленных масштабах ультрадисперсного оксида алюминия с заданными свойствами

2. Материалы, представленные в диссертации, позволят определять параметры основных рабочих процессов и элементов конструкций установок, различных по производительности и требуемым свойствам получаемых УДП, что существенно сократит время их проектирования и длительность последующей отработки.

3. Представленные в работе технические решения открывают широкие возможности конверсионной реализации процессов преобразования порошковых материалов в потоках активных газов в камерах сгорания ЭУ для создания полифунк-

циональных высокопроизводительных методов получения ультрадисперсных порошков не только но и других оксидов и нитридов.

4. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и отработке систем смесеобразования различных реакторов синтеза ультрадисперсных материалов, где используется сырьё в виде порошка, а также при создании систем смесеобразования и горения новых тепловых и ракетных двигательных установок на порошкообразном металлическом горючем.

5. Полученные при выполнении диссертационной работы материалы могут быть использованы в учебном процессе технических вузов по специальностям: «Ракетные двигатели» (при изучении процессов в прямоточных РД), «Технология машиностроения» (при изучении методов получения новых материалов) и «Композиционные порошковые материалы, покрытия» (при углублённом изучении оригинальных методов производства ультрадисперсных материалов).

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Результаты теоретических исследований рабочих процессов транспортирования (подачи) исходного порошкообразного материала в зону реакции и его последующего воспламенения: зависимости, связывающие параметры указанных процессов и размеры элементов конструкции системы подачи и камеры воспламенения.

2. Результаты разработки и обоснования технических решений по системе подачи и камере воспламенения, обеспечивающих эффективное управляемое протекание процессов получения УДП за счёт адаптации этих узлов к реализации непрерывных рабочих операций сжигания металлического порошка при функционировании в составе промышленной установки.

3. Адаптированная схема организации рабочих процессов сжигания порошкового алюминиевого горючего в потоке воздуха в камере сгорания, обеспечивающая их эффективное использование при получении УДП с заданными свойствами. Техническое решение по установке получения ультрадисперсных оксидов в промышленном масштабе, основанное на конверсионном использовании ПВРД на порошковом горючем.

4. Результаты исследований по диверсификации метода получения УДП путём сжигания аэровзвеси алюминия: изучение принципиальных возможностей использования горения простых веществ и их смесей в потоке воздухвив камерах сгорания ЭУ на порошковом горючем для синтеза, помимо порошков других соединений, представляющих большой интерес для современного материаловедения: S13N4, AIN, MgAhCU, Mg2Si04, BN и их смесей, а также Се203, Y203 и SrO.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:

Основные результаты работы докладывались на нескольких всероссийских и международных научно-технических конференциях:

1) V Всероссийской научно-технической конференции: Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2002. г. Пермь, 2002.

2) III Всероссийской научно-технической конференции: Фундаментальные и

прикладные проблемы современной механики, г. Томск, 2002.

3) Областной научной конференции молодых учёных, студентов и аспирантов "Молодёжная наука Прикамья - 2002". г. Пермь, 2002.

4) VI Всероссийской научно-технической конференции: Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2003. г. Пермь, 2003.

5) Всероссийской научно-технической конференции: VII Королёвские чтения, г. Самара, 2003.

6) Международной конференции "Ракетные двигатели и проблемы их применения для освоения космического пространства. К 100-летию идеи К.Э. Циолковского" ("8РАСЕ-2003"). Россия, Москва-Калуга, 2003 г.

7) VII Всероссийской научно-технической конференции: Решетнёвские чтения. г. Красноярск, 2003.

8) VII Всероссийской научно-технической конференции: Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2004. г. Пермь, 2004.

9) Международной научно-практической конференции по перспективным композиционным материалам "НАН0К0МП0ЗИТЫ-2004" - г. Сочи, 2004.

ОБЪЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка литературы и приложения; изложена на 135 страницах, содержит 48 иллюстраций, 7 таблиц; библиографический список включает 114 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности работы (темы исследования), формулировку цели работы и основных задач, решаемых в диссертации, содержание работы по главам.

В первой главе представлен анализ возможности применения внутрикамер-ных процессов энергетических установок для получения ультрадисперсного оксида алюминия в промышленных масштабах. Для этого выполнен обзор и качественный анализ известных технологий получения УДМ (рис. 1), что позволило охарактеризовать рабочие процессы и выявить методы, пригодные для изготовления продукции в больших объемах, обладающие наибольшими преимуществами по надёжности и работоспособности применяемого оборудования, по потенциалу увеличения производительности и улучшения других характеристик. Результаты анализа показывают, что большинство известных способов получения УДП не позволяют добиться приемлемых для массового производства целевого продукта технико-экономических показателей.

Обобщение изученной информации позволяет сделать вывод, что наиболее перспективными являются методы получения УДМ, основанные на физико-химических процессах преобразования порошкообразных материалов в потоках энергонесущих сред. На примере метода получения УДП А12О3 путём сжигания порошкообразного металла в потоке воздуха установлено, что наилучшим образом процессы получения УДП оксидов можно реализовать при конверсионном

использовании внутрикамерных процессов ПВРД на ПМГ.

На основе анализа рабочих процессов сжигания порошкового алюминиевого горючего выявлены принципиальные недостатки технических решений, использованных в экспериментальной установке получения УДП АЬОз, которые существенно ограничивают возможности адаптации внутрикамерных процессов ПВРД для непрерывного или псевдонепрерывного протекания операций получения целевого продукта.

В результате аналитического обзора сформулированы основные задачи диссертационной работы.

Рис. 1. Классификация и сравнительный анализ методов получения УДМ по суммарному критерию, отражающему возможность применения для промышленного синтеза: + положительная характеристика; и средние возможности; отрицательная характеристика Примечание. ** - методы, основанные на технологических процессах, схемы которых аналогичны рабочим процессам в ЖРД и ракетных двигателях на псевдожвдком горючем

Во второй главе содержатся исследования рабочих процессов в системе подачи исходного порошкообразного материала и в камере воспламенения (КВ) с целью установления зависимостей между их параметрами и основными размерами элементов конструкции.

Процесс транспортирования порошка под действием объёмных сил сжатого газа описывается с помощью математической модели, учитывающей эмпирические зависимости, установленные в исследованиях системы подачи экспериментальной установки получения УДП А12Оз. Рассмотрены две составляющие движения воздуха в трубопроводах системы подачи при транспортировке исходного металла: 1) фильтрация через слой движущегося порошка; 2) перенос воздуха, запасенного в порах, вместе с транспортируемым порошком порошка. Получены универсальные зависимости для расчета элементов трубопроводов системы подачи порошка - зависимости давления Ро нл входе системы и перепада давления ЛР между крайними сече-

ниями трубопровода от удельного расхода порошка qp (рис. 2 и 7, с. 12).

Полученные зависимости, позволяющие установить корреляцию между параметрами рабочего процесса и рационально определять размеры элементов конструкции системы, записаны следующим образом:

О 25 50 75 Я р, кг/(м -с)

Рис. 2. Универсальные зависимости для расчета процесса транспортирования металлического порока в зону реакции

Для регулирования расхода исходного порошкообразного материала выбрана схема с поступательным движением исполнительного элемента (ИЭ), построена регулировочная характеристика запорно-регулирующего клапана, которая является линейной и показывает высокую чувствительность расхода порошка к перемещению ИЭ.

Следующим этапом стало теоретическое исследование процесса воспламенения в КВ установки получения УДП АЬОз с целью получения исходных данных, необходимых для разработки эскизного и технического проектов камеры. В качестве инструмента исследования применяется математическое моделирование (ММ) физико-химических процессов. Используется математическая модель горения порошка алюминия в потоке воздуха В.И. Малинина, разработанная на основе исследований Л.Н. Стесика, В.М. Гремячкина и фундаментальных работ Д.А. Франк-Каменецкого, которая наиболее полно учитывает основные особенности физико-химических процессов горения порошка алюминия в потоке воздуха. В структуру модели входит система линейных дифференциальных уравнений баланса массы частиц и газового потока, сохранения энергии, уравнения движения газа и частиц металла, выражения для расчёта теплофизических характеристик реагирующей смеси алюминия и воздуха, а также уравнения для определения

скоростей химических реакций и фазовых переходов. При этом учитывается разделение исходного порошка по размерам частиц на отдельные фракции, и часть уравнения сохранения записывается для каждой фракции.

Основными результатами ММ являются зависимости (рис. 3): 1) между начальным удельным расходом воздуха - число отверстий для подвода воздуха, (рис. 6) и расстоянием, на котором воспламеняются частицы всех фракций исходного порошка и коэффициентом избытка воздуха а. Полученные данные представляют собой физические и размерные связи для процесса воспламенения, устанавливающие соотношения между параметрами смеси алюминия и воздуха во входном сечении KB и рациональными конструктивными размерами узла, которые будут обеспечивать воспламенение всех частиц горючего в рабочем интервале расходов воздуха и порошка.

L if в, м 1

0,30 0,20 0,10

0,00 -1-1-1-1-1-1-

8 16 24 32 40 48 Coi, кг/(мг-с)

1.1,., M у ■ - - .

0,25 ОДО 0,15 0,10 0,05

0,00 -1-1-i-1

0,1 0Л OJ 0,4 a.

Рис.3. Зависимость длины воспламенения /¿ign от начального удельного расхода газа Gog {à) при различных а и от коэффициента избытка воздуха а (б) при различных начальных удельных расходах газа

Дня оценки эффективности возможных усовершенствований конструкции KB экспериментальной установки получения УДП AI2O3, выполнен расчёт процессов теплообмена и фильтрации, протекающих при транспирационном охлаждении теп-лонапряжённых элементов различных энергетических установок. Основным результатом являются полученные для различных охладителей зависимости между температурой около внутренней поверхности пористой оболочки и расходом на единицу площади её внутренней боковой поверхности g¡ (рис. 4 и схема на рис. 6). Зависимости позволяют определить соотношение между удельным расходом охладителя gf и геометрическими размерами камеры, обеспечивающее требуемое значение температуры îw, определяемое термостойкостью материала оболочки. Аналитическая форма функции полученная на основе уравнения баланса тепловой

энергии при установившемся режиме, без учёта изменения толщины пограничного слоя по оси потока, выглядит так:

ОД*, +акГ„ + еаТ*

где - коэффициент конвективной теплоотдачи, - среднеинтегральная температура газа в центре потока, То - температура охладителя на входе в пористую оболочку, - теплоемкость охладителя, - физические постоянные. Полу-

ченные результаты показывают, что наиболее эффективным, дешёвым и безопасным охладителем является вода.

Рис. 4.

0,2 0,4 0,« 0,8 1,0 1Д 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 ;г,кг/(»Лс)

Зависимость температуры Ту/ от удельного расхода охладителей

Результаты расчёта процессов фильтрации позволяют сделать заключение, что наиболее пригодным комплексом свойств для изготовления оболочки камеры воспламенения с точки зрения обеспечения требуемых гидродинамических характеристик и механической прочности обладают углерод-углеродные композиционные материалы и высокопористые проницаемые материалы на основе алюмосиликатов.

В третьей главе представлены выработка и обоснование новых технических решений (ТР), обеспечивающих адаптацию рабочих процессов сжигания порошкового алюминиевого горючего в камере сгорания для их конверсионной реализации при разработке методов и установок управляемого синтеза ультрадисперсных порошков оксидов в промышленных масштабах. В результате выполненных исследований разработаны принципиальные схемы эффективного оборудования, использующего управляемые процессы горения газовзвесей порошкообразных материалов в камерах сгорания ЭУ на ПМГ для промышленного получения УДП с заданными свойствами.

Разработана принципиальная схема системы непрерывной подачи порошка металла в зону реакции (рис. 5). Эта схема отличается от прототипа тем, что для хранения исходного порошкообразного материала предлагается использовать несколько цилиндрических контейнеров с запорно-регулирующей арматурой. Применение предложенного ТР позволит своевременно пополнять запасы сырья в системе за счёт организации попеременной работы контейнеров, обеспечивая непрерывный рабочий процесс транспортирования исходного порошкообразного материала в зону реакции.

Рис. 5. Принципиальная схема непрерывной подачи исходного материала в зону реакции промышленной установки (с обозначением параметров расчёта процесса пневмотранспорта).

Для усовершенствования схемы организации процесса воспламенения металлического порошка предложено ТР, включающее камеру воспламенения с пассивной тепловой защитой (рис. 6), - транспирационным охлаждением, - осуществляемым путём подачи в пограничный слой газа или жидкости через пористую стенку. Данная схема, разработанная в результате анализа способов

Рис. 6. Принципиальная схема камеры воспламенения промышленной установки получения ультрадисперсного оксида алюминия

тепловой защиты камер сгорания различных ЭУ, обеспечивает существенное увеличение периода непрерывной работы узла, препятствуя адгезии расплавленных частиц металла к внутренней поверхности камеры и устраняя необходимость частой замены теплозащитного покрытия (ТЗП), которая существовала при использовании активного ТЗП в экспериментальной установке.

На основе системотехнического подхода с учетом экспериментальных исследований на стендовой установке и результатов математического моделирования

соответствующих операций было выработано принципиальное техническое решение для промышленной установки (рис. 7), обеспечивающей адаптацию рабочих процессов транспортирования в зону реакции, воспламенения и сгорания алюминия в ЭУ на псевдожидком (порошковом) горючем, - для использования при непрерывном производстве УДП оксида алюминия.

■Х-."1*. Первичный Втооичный йлЛл Пчишеыный

Рис. 7. Принципиальная схема промышленной установки получения ультрадисперсного оксида алюминия

Функционирование установки основано на использовании рабочих процессов сжигания порошка металла в ПВРД по следующей схеме. При помощи системы подачи I исходный порошок алюминия под действием объёмных сил сжатого газа транспортируется в КВ 2, где смешивается с первичным потоком воздуха (значение коэффициента избытка первичного воздуха а<1), поступающим от компрессора, воспламеняется и поступает в камеру сгорания (КС) 3. В камере сгорания воспламенившаяся смесь смешивается с вторичным потоком воздуха (значение коэффициента избытка вторичного воздуха поступающим также от ком-

прессора, воспламенившаяся металловоздушная смесь реагирует с вторичным газообразным компонентом, и частицы металла догорают. Образовавшийся высокотемпературный поток продуктов сгорания через сопло истекает в устройство отбора целевого продукта 4. Впрыскивание дистиллированной воды навстречу и перпендикулярно потоку позволяет решить сразу три задачи: затормозить поток, снизить его температуру и обеспылить. Капли воды осаждаются вниз под действием силы тяжести, сливаются вместе и образуют суспензию. В этой суспензии во взвешенном состоянии находится целевой продукт - ультрадисперсный оксид алюминия. Воспламенитель 5 служит для инициирования химической реакции в начале технологического процесса. Через пористую оболочку 6 (для изготовления которой может быть использован широкий класс современных термостойких проницаемых материалов) осуществляется процесс транспирационного охлаждения КВ. Подвод первичного воздуха в КВ осуществляется в одном сечении через несколько радиальных отверстий, подвод вторичного воздуха в КС - распределённый, осуществляется в нескольких сечениях через специальный распределитель и отверстия в графитовой оболочке, в виде сверхзвуковых струй,

отверстия в графитовой оболочке, в виде сверхзвуковых струй, причём конструкция распределителя позволяет варьировать расход в каждом сечении и изменять таким образом коэффициент избытка воздуха а по длине камеры. Скорость подвода первичного воздуха на порядок меньше, чем вторичного, что способствует стабилизации пламени в процессе воспламенения. Сопло, установленное на выходе из КС, состоит только из сужающейся части и служит для подачи потока продуктов сгорания в устройство отбора.

Выбор диапазонов значений основных параметров внутрикамерных процессов в установке (таблица 1) выполнен на основе анализа результатов

Таблица 1. Основные параметры рабочих процессов в установке получения ультрадисперсного оксида алюминия

Узел установки

Параметры рабочих процессов

Значение параметров

Система подачи

1.Расход исзода*опорсшах1бразюошгдяши,кг/с

2.* Давление, МПа

0,05-Ю,10 1,254-2,5

Камера воспламенения

1 .* * Скорость подвода первичного воздуха

2.** Коэффициент избытка воздуха а

3.** Расход первичного воздуха, кг/с

4.** Давление, МПа

5. Температура (равновесная), К

6. Скорость потока, м/с

7. Давление охладителя (воды) на входе в пористую оболочку, МПа

8. Расход охладителя (воды), кг/с

9. Скорость фильтрации охладителя (воды), м/с_

дозвуковая 0,1-0,5 0,05-И),2 0,15+0,25 2500-5-3000 5-100

0,5+0,6

0,05+0,1

0,05+0,1

Камера сгорания

1.** Скорость подвода вторичного воздуха

2.** Коэффициент избытка воздуха а

3.** Расход вторичного воздуха, кг/с

4.** Давление, МПа

5. Температура (равновесная), К

6. Скорость потока, м/с

критическая 2 + 5 0,3+0,8 0,1+0,2 1700 + 3000 50 + 200

Устройство отбора целевого продукта

1.*** Расход дистиллированной воды, кг/с

2. Температура (равновесная), К

3. Скорость потока, м/с

4. Давление, МПа

2+5 350 + 370 5-10 0,1

Управляющие параметры процесса получения УДП А1гОз:

* - для производительности; ** - для регулирования свойств целевого продукта;

*** - для температуры в устройстве отбора и содержания оксидов азота в продуктах реакции

отработки ЭУ (ПВРД) на ПМГ, частично использованных в ходе апробации метода на экспериментальной установке, и по результатам исследований настоящей работы. Пределы изменения параметров функционирования системы подачи, KB и КС установлены при выявлении рациональных интервалов расхода воздуха и металла, в границах которых внутрикамерные процессы ПВРД на порошковом алюминиевом горючем можно использовать для получения ультрадисперсного оксида алюминия с превосходными свойствами: размером частиц 30... 300 нм при максимуме распределения частиц по размерам 100 нм.

В таблице 2 представлены способы регулирования дисперсности целевого продукта, выявленные при анализе теоретических работ А.Я. Лукина и A.M. Степанова, а также экспериментальных исследований Л.Н. Стесика с сотрудниками.

Таблица 2. Способы регулирования дисперсности УДП оксида, образующегося _при сжигании аэровзвеси алюминия в установке__

Параметр, влияющий на дисперсность А120З Закон регулирования Способ регулирования

1. Давление в камере сгорания Ркс 1. Дискретное регулирование - изменение площади критического сечения сопла: Sk4 => ЯКСТ и D.|T ■SkpT => Лес-!' и £)ч1 2. Непрерывное регулирование: пропорциональное изменение расходов воздуха и порошка при постоянном а: GaiT и Get => Ркс^ и ОчТ (a=const) (?Ail и Gb-1- => и £>4t (a=const)

2. Температура в зоне конденсации УДП в камере сгорания Тег ■£>ч~ Tcz Изменение расхода вторичного воздуха в зоне конденсации, т.е. изменение коэффициента избытка воздуха aez: схс?.Т => и D4l aezi => 7czt и ОчТ

3. Размер частиц исходного порошка алюминия <1м D4~dAr « Применение исходного алюминиевого порошка соответствующей марки с требуемым средним размером частиц: rfAlt=>Ä,t dfji => D4i

Показана обоснованность и осуществимость разработанных ТР по критерию технической возможности реализации, которая заключается в сохранении приемлемых механических и тепловых нагрузок на элементы конструкции установки во всём диапазоне изменения параметров рабочих процессов.

В четвёртой главе обоснована принципиальная возможность создания полифункциональной технологии получения высокодисперсных оксидов и нитридов за счёт диверсификации метода, использующего внутрикамерные процессы сжигания аэровзвеси алюминия в ПВРД на порошковом горючем для получения УДП А^Оз.

В результате определения термодинамических характеристик процессов горения выявлена принципиальная возможность получения высокодисперсных порошков различных оксидов и нитридов методом сжигания в воздухе двухкомпонент-ных смесей при соотношении исходных компонентов и воздуха, обеспечивающем взаимодействие с кислородом одного из компонентов и азотирование второго. Получены зависимости, позволяющие определять соотношения компонентов в сжигаемых смесях обеспечивающие требуемые составы продуктов сгорания, и, в частности, получение смесей оксида и нитрида, например: "АЬОз+йзКЛ "АЬОз+ВИ", "МвА1204+ А1203", "А1203+АШ" (таблица 3).

На основе анализа методов получения УДМ, основанных на использовании быстрых высокотемпературных физико-химических процессов, предложен способ оценки возможности получения УДП оксидов при сжигании аэровзвесей металлических порошков. Способ основан на определении доли металла преобразующегося в газообразную фазу (в металлические пары и газообразные субоксиды) в процессе первичного горения. В равновесном состоянии равна доле оксида, который может быть получен в виде УДП.

Таблица 3. Результаты термодинамического анализа возможности диверсификации ме-

тода получения путём сжигания порошка алюминия в камере сгорания

Содсржание конденсированных оксидов и нитридов в продуктах сгорания аэровзвесей двухкомпонентных смесей простых веществ

Состав исходной смеси и массовая доля компонентов Массовая доля оксидов и нитридов Температура процесса

АН-в! 5+20%А1+95+80%51 5+20%А1203+0+30%8ЫЧ4 2000+2750 К

20+100%А1+80+0%81 0+10%8Юг+20+30%А1203 2750+3500 К

А1+В 5т20%А1+95+80%В 35+45%ВГС+0+15%А120, 2200+2750 К

20+75%А1+80+25%В 0+45%В^О+2%А12Оз 2500+2750 К

75+ 100%А1+25+0%В 2+30%А12Оэ 2500+3500 К

АМУ^ 5+35%А1+95+65%Ме 0+25%М£0+3+30%МгА120<, 3100+3250 К

35+45%А1+65+55%Ме 0+30%МеА1204+0+30% АЬО. 2750+3250 К

45+90%А1+55+1 0%Ме 0+40%А1203+0+45%А^ 2500+2750 К

90+100%А1+10+0%Ме 0^5%А12ОЗ+ОГ5%М§А12О4 ) + 20+45%А11Ч 2250+2600 К

Оценка возможности получения УДП СеЮз, УгОз и ЭгО сжиганием газовзвесей металлических порошков, на основе расчёта доли

Металл Состав исходной смеси металла и газов Величина Температура процесса

Се 75%Се+20+22%воздуха+3+5%02 70+75% 3250+3750 К

80%Се+12-14%воздуха+6-:-8%02 75+80% 3500+3750 К

85%Се+7+5 %воздуха+8+10%02 85+90% 3250+3750 К

У 70%У+20+22%воздуха+8+ 10%02 75+80% 3800+4200 К

80%У+1 0+12%воздуха+8+10%02 85+90% 3900+4200 К

вг 80%вг+15+20%воздуха+0+5%02 50+70% 2800+3600 К

85%вг+10+13%воздуха+2+5%02 60+70% 2000+3400 К

90%8г+5+7%воздуха+3+5%02 65+80% 2000+2800 К

Проведён термодинамический анализ по определению (¡гуар (таблица 3) для горения Се и Y (металлов с высокой температурой кипения, более 3600 К), а также Бг (металла, температура кипения которого сравнительно низкая — 1650 К).

Показано, что при сжигании в воздухе нельзя получить долю иттрия и церия, преобразующихся в газообразную фазу, более 50%. Однако, добавление в исходную смесь кислорода позволяет значительно увеличить Полученные результаты дают обоснование возможности получения ультрадисперсных оксидов церия, иттрия и стронция методом сжигания металлических порошков в потоке воздуха, обогащенного кислородом. При этом значение может достигать для для

Се-90% и для У-100%.

Установлено, что термодинамические параметры представленных рабочих процессов сжигания аэровзвесей порошков простых веществ

обеспечивают в течение длительного периода термостойкость и механическую прочность конструкционных материалов, применяемых в современных теплотех-нологических установках.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Выполнены теоретические исследования по установлению взаимосвязей между главными параметрами рабочих процессов сжигания аэровзвеси алюминия и геометрическими размерами основных элементов конструкции установки получе-

ния УДП А^Оз. Полученные результаты представляют основу для разработки и обоснования технических решений по созданию установок непрерывного действия, позволяющих адаптировать внутрикамерные процессы горения порошкового горючего в ПВРД для промышленного получения УДМ.

2. Выявлены недостатки принципиальной схемы экспериментальной установки для исследования возможности синтеза УДП А12О3 методом сжигания аэровзвеси алюминия, не позволяющие получать с ее помощью конечный продукт в промышленном масштабе. Разработаны и обоснованы новые технические решения по системе подачи исходного материала и по камере воспламенения, позволяющие устранить недостатки принципиальной схемы экспериментальной установки и обеспечить непрерывные процессы транспортирования порошкообразного металла в зону реакции и его воспламенения.

3. На базе усовершенствованных схем системы подачи и камеры воспламенения разработана принципиальная схема установки синтеза ультрадисперсного оксида алюминия, обеспечивающая адаптацию рабочих процессов подачи, воспламенения и сгорания алюминия в ПВРД на порошковом горючем, для конверсионного использования при промышленном получении УДП.

4. Обоснована принципиальная возможность диверсификации рассмотренного метода получения УДП А12О3 для создания полифункциональных методов синтеза высокодисперсных порошков оксидов других металлов и нитридов. Определены потенциальные параметры расходов исходных материалов для регулирования состава образующихся продуктов.

Таким образом, результаты работы позволяют создавать новые технические решения по промышленным установкам, значительно повышающим эффективность использования процессов горения порошков простых веществ в потоках активных газов в камерах сгорания ЭУ для получения УДМ с заданными морфологическими свойствами и гранулометрическим составом.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Крюков А.Ю. Установка для получения ультрадисперсного оксида алюминия /А.Ю. Крюков, В.И. Малинин, В.И. Петренко //Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника. - 2002. - №11. - С. 63-69.

2. Крюков А.Ю. Система подачи порошкообразного металлического горючего в опытно-промышленной установке синтеза дисперсного оксида алюминия /АЮ. Крюков, В И. Петренко, В.И. Малинин //Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Ш Всероссийская науч.-техн. конф.: Сб. докладов АТУ, НИИПММ, Томск, 2-5 октября 2002 г. - Томск, 2002. - С.78-79.

3. Крюков А.Ю. Оценка эффективности транспирационного охлаждения камеры воспламенения в установке синтеза ультрадисперсного оксида алюминия //Решетнёвские чтения: VII Всероссийская конференция: Сб. тез. докл. /Красноярск, СибГАУ, 10-13 ноября 2003 г. - Красноярск, 2003. - С. 173-174.

4. Крюков А.Ю. Оценка возможности промышленного производства высокодисперсных порошков методом сжигания газовзвесей порошковых материалов /А.Ю. Крюков, В.И. Малинин, С.Г. Ярушин //Ракетные двигатели и проблемы их приме-

нения для освоения космического пространства. К 100-летию идеи К. Э. Циолковского: Международная конференция: Сб. тез. докл. /ИХФ РАН, Москва-Калуга, 15-19 сентября 2003 г. - Москва, 2003. - С.124-125.

5. Крюков А.Ю. Технология синтеза дисперсных оксидов и нитридов методом сжигания газовзвесей порошковых материалов /Крюков А.Ю., Малинин В.И. //VII Королёвские чтения: Всероссийская молодёжная научная конференция: Тез. докл., Т.1. /СГАУ, Самара, 1-2 октября 2003 г. - Самара, 2003 - С. 169-170.

6. Петренко В.И.| Математическое моделирование процессов в камере воспламенения установки синтеза ультрадисперсного оксида алюминия /'¡В.И. Петренко!,

A.Ю. Крюков, В.И. Малинин //Вестник ГОТУ. Аэрокосмическая техника. - 2004. -№17.-С. 75-81.

7. Крюков А.Ю. Изучение возможности синтеза дисперсных оксидов и нитридов методом сжигания газовзвесей порошковых материалов /Крюков А.Ю., Ярушин С.Г., Малинин В.И. //Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. Специальный выпуск "Теория и практика современного ракетного двигателестроения". - 2004. -С. 155-164.

8. Крюков А.Ю. Исследование возможностей создания технологического оборудования для получения высокодисперсных порошков методом сжигания аэровзвесей простых веществ /А.Ю. Крюков, С.Г. Ярушин, В.И. Малинин //Аэрокосмическая техника и высокие технологии: VI Всероссийская науч.-техн. конф.: Сб. тез. докл. /ПГТУ, Пермь, 12-14 апреля, 2004 г. - Пермь, 2004. - С. 67.

9. Термодинамический анализ возможности получения ультрадисперсных оксидов Y, Се и Sr методом сжигания аэровзвесей порошков металлов /Анциферов

B.Н., Малинин В.И., Порозова С.Е., Крюков А.Ю. //Аэрокосмическая техника и высокие технологии: VI Всероссийская науч.-техн. конф.: Сб. тез. докл. /ПГТУ, Пермь, 12-14 апреля, 2004 г. - Пермь, 2004. - С. 22.

Сдано в печать 9.11.04. Формат 60x84/16. Объём 1,0 уч.-изд.л. _Тираж 100. Заказ 1366._

Печатная мастерская ротапринта ГИТУ.

»22 39ft

РНБ Русский фонд

2005-4 23875

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 11 Анализ возможности применения: внутрикамерных процессов энергетических установок для! получения ультрадисперсного оксида алюминия в промышленных масштабах.

1.1. Классификация и анализ известных методов получения ультрадисперсных порошков.

1.1.1. Механические методы.

1.1.2. Физико-химические методы.

1.1.3. Химические методы.

1.1.4. Сравнительная оценка существующих методов получения ультрадисперсных материалов.

1.2. Преимущества и теоретические основы использования внутрикамерных процессов ЭУ на порошковом металлическом горючем для получения ультрадисперсного оксида алюминия.

1.3. Анализ недостатков схемы экспериментальной установки синтеза ультрадисперсного оксида с точки зрения организации непрерывных рабочих процессов.

1.4. Выводы по главе. Постановка задач диссертационной работы.

ГЛАВА 21 Теоретические исследования рабочих процессов в системе подачи и камере воспламенения.

2.1. Исследование процесса подачи порошкообразного материала в зону реакции.

2.2. Определение геометрической и регулировочной характеристики клапана системы подачи порошка.

2.3; Расчёт процесса абразивного износа направляющих пазов запорнорегулирующего клапана.

2.4. Исследование рабочего процесса воспламенения смеси порошкообразного алюминия и воздуха методами математического моделирования.

2.5. Расчёт процессов теплообмена и фильтрации при транспирационном охлаждении камеры воспламенения.

2.6. Выводы по главе. Оценка результатов анализа параметров рабочих процессов.

ГЛАВА 3. Разработка технических решений? по? обеспечению' адаптации внутрикамерных рабочих процессов! сжигания порошкообразного алюминия для получения ультрадисперсного оксида в промышленных масштабах.

ЗЛ. Выработка рекомендаций по устранению недостатков экспериментальной установки. Разработка принципиальных схем установки,, обеспечивающей непрерывные рабочие процессы сжигания исходных порошковых материалов. 83 3.2. Выбор основных параметров рабочих процессов сжигания порошка алюминия. Обоснование технических решений по схеме промышленной установки и схемам отдельных узлов.

33. Интерпретация и использование результатов выполненных теоретических исследований рабочих процессов при проектировании системы подачи и камеры воспламенения.

3.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 4; Изучение перспектив диверсификации рабочих процессов получения; ультрадисперсного оксида алюминия. Оценка: экологической безопасности' сжигания алюминиевого горючего в промышленных установках.

4.1. Анализ возможности расширения области использования? процессов горения аэровзвесей простых веществ для получения смесей; порошковых материалов.

4.2. Термодинамический анализ, возможности; получения методом сжигания аэровзвесей порошков металлов оксидов Y, Се и Sr в ультрадисперсном; состоянии.

4.3. Экологические и технические аспекты; внедрения исследуемой технологии получения УДП АЬОз в промышленности.

4.4. Выводы по главе.

АКТУАЛЬНОСТЬ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ

В начале 90-х годов XX века изменение геополитической ситуации в мире и связанное с этим существенное сокращение военного производства и научных исследований в стране поставило перед Россией неотложную политическую и экономическую задачи использования накопленного за г десятилетия уникального научно-технического и кадрового потенциала в авиа- и ракетостроении для повышения технического уровня и экономической конкурентоспособности продукции и технологий, необходимых в "народном хозяйстве". Жизнь стала;диктовать; использование при создании новых образцов техники промышленного и научно го назначения оборонных технологий; которые получили название высоких технологий; двойного назначения. Подобный подход при грамотной организации может обладать. и ■ реверсивностью, т.е. при изменении мировых тенденций на обратные (возрастание внешних угроз России) позволит результаты, полученные уже для гражданской промышленности, вновь использовать для; оборонных целей и сохранить кадровый; потенциал.

Из уже успешно реализованных подобных технологий ? в «народном хозяйстве», заимствованных из ракетно-космической техники; можно назвать: изготовление и нанесение теплозащитных, гальванохимических и лакокрасочных покрытий; упрочнение поверхностного слоя деталей потоками газовзвесей твёрдых частиц;

Убедительными примерами практической s конверсии газогенерирующих устройств на твердом ракетном топливе стало использование их с небольшими модификациями для нужд «народного хозяйства» в системах пожаротушения, для приводов задвижек аварийных клапанов в магистральных нефте- и газопроводах и т.п.

Продолжаются исследования; по использованию энергии, получаемой теми или иными способами в газогенераторах и энергоустановках, для МГД-генераторов, в ускорителях плазмы заряженных частиц, в энергоизлучающих установках.

Кроме перечисленных и ставших уже известными конверсионных приложений, научно-технические результаты, получаемые в ходе отработки разных образцов энергоустановок на основе жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), ракетных двигателей на твёрдом топливе (РДТТ) и прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД), как представляется, не только могут, но и должны быть адаптированы для создания; новых (не имеющих сегодня-аналогов) материалов, устройств и технологических процессов. В основе такой концепции лежат разнообразные научные данные, свидетельствующие о том, что именно в камерах сгорания (КС) ракетных двигателей и аналогичных энергоустановок реализуются наиболее интенсивные и теплонапряженные процессы преобразования материалов и энергии, которые по удельным параметрам на порядок превосходят режимы,работы традиционных устройств. В частности, использование процессов горения и течения в камерах сгорания и соплах ракетных и особенно воздушно-реактивных двигателей может открыть широкие возможности разрешения проблемных вопросов материаловедения, касающихся? синтеза материалов с особыми: свойствами для многих отраслей современной техники [1, 2]. Это может позволить одновременно разрешать (разумеется, частично) две как бы самостоятельные, но на самом деле связанные между собой глобальные проблемы - проблемы разработки новых материалов и проблемы их получения. Кратко поясним эту мысль.

К началу XXI века совершенство технических объектов (особенно в ракетной: технике) при : использовании * в их конструкциях традиционных материалов практически достигло ■ своего предела. На основе современной методологии проектирования сложных технических систем: [3-5] принято считать, что большие потенциальные перспективы совершенствования, технических объектов кроются в выявлении; исследовании; и использовании в деталях конструкций материалов; новых по своим характеристикам, свойствам и функциональным возможностям.

Как показывает опыт наиболее передовых в техническом отношении стран, при разработке новых конструкций наблюдается тенденция к увеличению в них числа деталей, получаемых, методами порошковой металлургии, что позволяет обеспечить большую экономию материала и повысить ресурс работы изделий

10]. Благодаря использованию при изготовлении деталей (прессовании и спекании) разнообразных по химическому и физическому составу порошковых компонентов, существуют широкие возможности управления! конечными свойствами получаемых материалов [9-11]. Развитие подобных технологий невозможно без производства высококачественных исходных порошков [ 10V16, 20].

Одно из главных современных направлений исследований в области разработки новых порошковых материалов - это получение ультрадисперсных порошков (УДП) тугоплавких соединений и керамики со сферической формой с размером частиц 100-f500 нм [15-18]. Порошки должны обладать заданным химическим, морфологическим и гранулометрическим составом; отсутствием полиморфизма, содержанием, примесей менее -1 %, узким распределением частиц по размерам и отсутствием* склонности- к агломерации: Такие порошковые материалы могут использоваться при изготовлении высококачественных керамических деталей для машиностроения (см. таблицу 1 Приложения), а также в других областях современных технологий; где могут быть использованы * эффекты изменения! механических, физико-химических и электромагнитных свойств материала при переводе его в ультрадисперсное состояние.

Но, к сожалению,.изготовление таких ультрадисперсных материалов (УДМ) является' слабым;местом в высоких технологиях [15, 20] ввиду большой трудоёмкости и энергоёмкости; методов % их производства. Вследствие этого существенно ограничиваются«возможности использования УДП для широкого применения в изготовлении керамических материалов с уникальными свойствами для современного машиностроения и в других высокотехнологичных отраслях.,Все проблемы получения? ультрадисперсных порошков;в той или иной; степениi связаны с трудностями, которые: можно отнести к получению указанных выше' характеристик., На? практике редко удается преодолеть все трудности одновременно [19,20,21].

Таким образом, из вышеизложенного следует, что исследование и обоснование новых, более производительных, экономичных, надёжных и экологически: безопасных методов> получения высокодисперсных порошков? с заданными: морфологическими; свойствами и. гранулометрическим составом на основе использования элементов конструкции и внутрикамерных процессов ракетных энергетических установок, - является актуальной научно-технической задачей.

Основную часть решения этой задачи составляет разработка энергетически выгодных управляемых способов организации процессов преобразования исходных материалов в ультрадисперсное состояние.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Несмотря на высокие технико-экономические показатели при конверсионном использовании, малоизученной остаётся область применения рабочих процессов ракетных двигателей (РД) и энергетических установок (ЭУ), сходных с РД по принципу действия, для получения новых материалов. Между тем, их использование для синтеза (получения) различных химических соединений; является весьма перспективным. Отметим принципиальные потенциальные преимущества организации рабочих операций в камерах сгорания ЭУ:

1) большая производительность за счет высокой интенсивности процессов, включая скорости тепломассообмена, высоких температур (порядка 3000 К) и, как следствие, - высоких скоростей протекающих физико-химических процессов;

2) возможность управления рабочими процессами;

3) возможность использования экспериментального и научного опыта, накопленного отечественными и зарубежными создателями аэрокосмической техники.

Как показывает анализ различных источников, рабочие процессы камер сгорания ЭУ особенно эффективно могут быть использованы для получения новых порошковых материалов при реакциях дисперсной и газовой фаз в горячих потоках.

Известно, что использование порошкообразных металлов в качестве горючего [30, 31] открывает большие возможности развития ракетных и прямоточных воздушно-реактивных двигателей [30-35] с точки зрения принципиальных улучшений их технических характеристик, а также конверсионной реализации рабочих процессов таких ЭУ при получении новых УДП с заданными свойствами для современных порошковых технологий.

В ходе проведения научно-исследовательских работ в ОКБ «Темп» при ПГТУ по изучению внутрикамерных процессов, протекающих в энергетических установках (ПВРД) на порошкообразном металлическом горючем, был выявлен, а затем и экспериментально опробован простой и эффективный метод получения высокодисперсных оксидов металлов.

Исследования горения порошков алюминия, распыленных в воздушном потоке в КС, позволили заложить теоретические основы расчёта процессов синтеза высокодисперсных оксидов» путем сжигания исходных; порошкообразных материалов в потоке активных газов. В основе метода лежат физико-химические процессы получения продуктов сгорания в газодисперсной форме, протекающие при горении металлов в воздухе в виде газовзвеси частиц

Метод, основанный на использовании рабочих процессов в камерах сгорания ЭУ на порошковом металлическом горючем? (ПМП) позволяет получать высокодисперсные порошки с заданными свойствами за счёт управления! формой и структурой частиц продуктов сгорания путём регулирования термодинамических параметров газовой фазы и составов исходных порошков металлов. Процесс синтеза характеризуется малой энергоёмкостью вспомогательныхопераций, отсутствием необходимости подвода энергии извне непосредственно для преобразования исходного материала (поскольку образование целевого продукта происходит в результате - самоподдерживающейся; экзотермической,: реакции) и высокой производительностью по отношению >к другим известным методам; Таким:образом; физико-химические процессы сгорания порошкообразных металлов• в потоке активных газов? в камерах сгорания < энергетических установок на псевдожидком топливе, являются? весьма перспективными при их использовании для получения; высокодисперсных и ультрадисперсных порошков тугоплавких соединений и керамики.

Основы этого метода на примере образования УДП оксида алюминия описаны в; работах В.И. Малинина с сотрудниками [29, 38]. На экспериментальной стендовой установке: был осуществлён*синтез ультрадисперсного оксида алюминия с размером частиц 30.300 нм. Качество• полученного порошка свидетельствовало, что он может быть использован дляпоследующего изготовления; керамических материалов с уникальными свойствами.

Однако, выявление метода как такового и наличие экспериментальной установки для исследования процессов, протекающих при сжигании порошкообразного алюминия в камере сгорания, ещё не свидетельствуют о возможности его применения для получения продукции в промышленных масштабах. Основным препятствием является ограничение функциональных критериев развития экспериментальной установки получения УДП АЬОз, преобразованной из прямоточного ВРД:.ряд технических решений, ограничивает длительность непрерывной работы (менее 120 секунд).

Поэтому следующим необходимым этапом развития метода, определяющим; научную новизну и практическую значимость темы диссертации, является разработка и обоснование технических решений, позволяющих адаптировать процессы сжигания порошкообразного горючего в камере сгорания ПВРД для создания оригинальных конверсионных технологий и установок, позволяющих получать УДП оксидов металлов с заданными свойствами в промышленных масштабах с обеспечением устойчивых регулируемых параметров рабочих операций.

Целью диссертационной работы является:

Анализ рабочих процессов сжигания аэровзвеси алюминия в камере сгорания для обоснования целесообразности конверсионной реализации функционирования ЭУ на порошкообразном горючем при разработке методов получения в промышленных масштабах ультрадисперсных порошков оксидов с управляемыми свойствами.

Основные задачи, которые необходимо решить для достижения целей работы:

1. Провести исследование основных рабочих процессов сжигания аэровзвеси алюминия! в ПВРД на порошковом горючем и экспериментальной установке получения ультрадисперсного оксида, и установить физические и размерные связи; между параметрами отдельных этапов синтеза целевого продукта и конструктивными размерами соответствующих узлов установки.

2. Определить недостатки технических решений, использованных в существующей экспериментальной установке синтеза ультрадисперсного оксида, приводящих к ограничению непрерывного цикла получения готового продукта. По результатам проведённого исследования выработать и обосновать новые технические решения по созданию оборудования, обеспечивающего адаптацию рабочих процессов подачи, воспламенения и сгорания алюминия, протекающих в ЭУ на псевдожидком (порошковом) горючем, - для конверсионного использования при получении новых порошковых материалов в промышленных масштабах.

3. Выработать рекомендации по использованию результатов, полученных при исследовании рабочих процессов;,

4. Обосновать принципиальную возможность диверсификации метода, использующего сжигание аэровзвесигалюминия при синтезе УДП А12Оз с целью расширения области применения процессов: сгорания порошкового горючего для получения, помимо оксида алюминия, ультрадисперсных порошков аналогичных химических соединений (оксидов и нитридов).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Получены результаты, доказывающие принципиальную возможность адаптации внутрикамерных процессов в прямоточном воздушно-реактивном двигателе на порошковом горючем для создания промышленных методов получения ультрадисперсных порошков.

2. Установлены физические и размерные связи между параметрами рабочих процессов сжигания < аэровзвеси алюминия и конструктивными размерами элементов системы подачи и камеры воспламенения установки получения ультрадисперсного оксида алюминия.

3. В результате проведённого анализа рабочих процессов ЭУ на порошковом металлическом ; горючем (ПМГ) разработаны новые технические решения по установке, позволяющей получать любые заданные объемы УДП А12Оз в непрерывном цикле производства. Обоснована принципиальная возможность осуществления разработанных решений с точки зрения обеспечения работоспособности используемых конструкционных материалов и приемлемых размеров элементов системы подачи и камеры воспламенения при тепловых и механических нагруз

11 ках, сопровождающих процессы синтеза.

4. Установлено, что при получении ультрадисперсного оксида алюминия в широком диапазоне изменения основных рабочих параметров содержание вредных газообразных соединений в продуктах реакции не будет превышать предельно допустимого уровня.

5. Обоснована принципиальная возможность применения; метода сжигания газовзвесей порошковых материалов в камерах сгорания для получения порошков следующих соединении: AlN, Si3N4, BN, Mg2Si04, MgAl204, Ce203, Y203, SrO. Определены потенциальные параметры*расходов сырья для регулирования состава, образующихся продуктов.

ПРАКТИЧЕСКАЯЗНАЧИМОСТЬ

1. Результаты исследований смогут быть положены в основу разработки образцов: оборудования, использующих рабочие процессы ПВРД на порошковом горючем; адаптированные для получения в промышленных масштабах ультрадисперсного оксида алюминия с заданными свойствами.

2. Материалы, представленные в диссертации, позволят определять параметры основных рабочих процессов и элементов конструкций установок, различных по производительности и требуемым свойствам получаемых УДП, что существенно сократит время их проектирования и длительность последующей отработки.

3. Представленные в работе технические решения; открывают широкие возможности конверсионной ; реализации; процессов * преобразования ; порошковых материалов в потоках активных газов в камерах сгорания ЭУ для создания полифункциональных высокопроизводительных методов; получения ультрадисперсных порошков не только А1203, но и других оксидов и нитридов.

4. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и отработке систем смесеобразования различных реакторов синтеза ультрадисперсных материалов, где используется сырьё в виде порошка, а также при создании, систем смесеобразования и горения новых тепловых и ракетных двигательных установок на порошкообразном металлическом горючем.

5. Полученные при выполнении диссертационной работы материалы могут быть использованы в учебном процессе технических вузов по специальностям: «Ракетные двигатели» (при изучении процессов в прямоточных РД), «Технология машиностроения» (при изучении методов получения новых материалов) и «Композиционные порошковые материалы, покрытия» (при углублённом изучении оригинальных методов производства ультрадисперсных материалов).

МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В ХОДЕ ВЫПОЛНЕНИЯ

ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Использованы методы, математического моделирования процессов воспламенениями горения полифракционных металлических порошковгв воздушном потоке, методы математического моделирования процессов фильтрации и теплообмена в пористых средах, методы термодинамических расчётов состава; продуктов сгорания, методы проектирования сложных технических систем, программирование на ЭВМ:

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Результаты теоретических исследований рабочих процессов транспортирования (подачи) исходного порошкообразного материала в зону реакции и его последующего воспламенения: зависимости, связывающие параметры указанных процессов и; размеры элементов конструкции системы подачи и камеры воспламенения.

2. Результаты разработки и обоснования технических решений по системе подачи и камере воспламенения, обеспечивающих эффективное управляемое протекание процессов получения УДП AI2O3 за счёт адаптации этих узлов к реализации непрерывных рабочих операций сжигания металлического порошка при функционировании в составе промышленной установки.

3. Адаптированная схема организации рабочих процессов сжигания порошкового алюминиевого горючего в потоке воздуха в камере сгорания, обеспечивающая их эффективное использование при получении УДП А120з с заданными свойствами. Техническое решение по установке получения ультрадисперсных оксидов в промышленном масштабе, основанное на конверсионном использовании ПВРД на порошковом горючем.

4. Результаты исследований по диверсификации методашолучения УДП А120з путём сжигания аэровзвеси алюминия: изучение принципиальных возможностей использования горения простых веществ и их смесей в потоке воздуха в камерах сгорания ЭУ на порошковом горючем для синтеза, помимо А120з, порошков других соединений, представляющих большой интерес для современного материаловедения: Si3N4, A1N, MgAl204, Mg2Si04, BN и их смесей, а также Ce203,~Y203 и SrO.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:

Основные результаты работы докладывались на нескольких всероссийских и международных научно-технических конференциях:

1) V Всероссийской научно-технической конференции: Аэрокосмическая > техника и высокие технологии - 2002. г. Пермь, 2002.

2) III Всероссийской научно-технической конференции: Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики, г. Томск, 2002.

3) Областной научной конференции молодых учёных, студентов и аспирантов "Молодёжная наука Прикамья - 2002". г. Пермь, 2002.

4) VI Всероссийской научно-технической конференции: Аэрокосмическая: техника и высокие технологии -2003. г. Пермь, 2003.

5) Всероссийской' научно-технической; конференции: VII Королёвские чтения, г. Самара, 2003.

6) Международной конференции "Ракетные двигатели и проблемы их применения для освоения космического пространства. К 100-летию идеи К. Э. Циолковского" ("SPACE-2003"). Россия; Москва-Калуга, 2003 г.

7) VII? Всероссийской научно-технической i конференции: Решетнёвские чтения. г. Красноярск, 2003.

8) VII Всероссийской научно-технической конференции: Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2004. г. Пермь, 2004.

9) Международной научно-практической конференции по перспективным композиционным материалам "НАНОКОМПОЗИТЫ-2004" - г. Сочи, 2004.

ОБЪЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов; списка литературы и приложения; изложена на 135 страницах, содержит 48 иллюстраций, 7 таблиц; библиографический список включает 114 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате анализа рабочих процессов сжиганияпорошка алюминия в потоке воздуха в камере сгорания ПВРД, обоснованы возможности конверсионного использования ЭУ на псевдожидком (порошковом) горючем для создания новых методов промышленного производства ультрадисперсных материалов, основанных на процессах горения аэровзвесей простых веществ. Выявлены два перспективных направления-исследований по дальнейшему развитию и совершенствованию использованияшнутрикамерных процессов, сжигания • порошкового металлического горючего для получения УДП AI2O3:

1) разработка новых установок, позволяющих адаптировать процессы сжигания порошкообразного алюминия для реализации непрерывных операций получения; УДП А120з в промышленных масштабах;

2) диверсификация метода получения ультрадисперсного оксида путём: сжигания аэровзвеси алюминия в камере сгорания за счёт использования принципиальных возможностей процессов горения простых веществ в потоках активных газов; для производства высокодисперсных порошков других неорганических соединений, применяемых в различных областях современных высоких технологий.'

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Выполнены .теоретические исследования; по установлению взаимосвязей между главными параметрами рабочих процессов сжигания аэровзвеси алюминия и геометрическими размерами основных элементов конструкции установки получения УДП AI2O3. Полученные результаты представляют основу для разработки и обоснования технических решений * по созданию установок непрерывного действия, позволяющих адаптировать внутрикамерные процессы горения; порошкового горючего для промышленного производства УДП.

2. Выявлены принципиальные недостатки экспериментальной< стендовой установки получения г УДП А1203. существенно ограничивающие, эффективность> использования рабочих процессов сжигания порошкообразного металла в камере сгорания для промышленного производства целевого продукта. Разработаны и обоснованы новые технические решения по системе подачи исходного материала и по камере воспламенения; позволяющие устранить недостатки схемы экспериментальной установки и обеспечить непрерывные процессы транспортирования порошкообразного металла в зону реакции и его воспламенения: а) схема системы.подачи из нескольких вертикально расположенных цилиндрических контейнеров, позволяющая устранить необходимость использования в конструкции дополнительных элементов, поддерживающих требуемую форму порошковой массы; б) схема камеры воспламенения с пассивной тепловой защитой -транспира-ционным! охлаждением, - включающая внутреннюю оболочку, для изготовления: которой может быть использован широкий класс термостойких пористых проницаемых материалов;

3; На базе усовершенствованных схем системы подачи и камеры воспламенения разработана принципиальная схема установки получения ультрадисперсного оксида алюминия, обеспечивающая адаптацию рабочих процессов подачи, воспламенения и сгорания алюминия: в ПВРД на порошковом горючем для. конверсионного использования при разработке промышленных методов управляемого синтеза УДП.

4. Обоснована принципиальная возможность диверсификации конверсионного использования процессов сжигания алюминия в камере сгорания для создания полифункциональных методов получения, помимо УДП AI2O3, высокодисперсных порошков i оксидов других металлов и нитридов. Определены потенциальные параметры расходов исходных материалов для регулирования состава образующихся продуктов.

Таким: образом, результаты работы позволяют создавать новые технические решения по промышленным установкам,.значительно повышающим эффективность использования процессов горения порошков простых веществ в потоках активных газов в камерах сгорания ЭУ для получения УДМ с заданными морфологическими свойствами и гранулометрическим составом.

По теме диссертации опубликовано 14 работ.

1. Улыбин В.Б. Исследования по технологическому использованию процессов горения, проводимые в Северо-Западном регионе //Материалы научного семинара: Химия; горения и взрыва. С.-Петербург, Санкт-Петербургский научный центр РАН, 2001. С.14-19.

2. Научные основы технологий XXI века. Под общ. ред. Леонтьева А.И., Пилюгина Н.М., Полежаева Ю.В., Поляева В.М. М.: УНЦП "Энергомаш", 2000. 136 С.

3. Половинкин; A.Hi Законы строения и развития техники: Учеб пособие ВолгПИ. Волгоград, 1985. 202 С.

4. Джонс Дж. К. Методы проектирования: Пер. с англ. 2-е изд.—М.: Мир, 1986. 326 С.

5. Новые вещества, материалы и изделия из них как объекты изобретений: Справ, изд./ Блинников В.И., Джермакян В.Ю., Ерофеева С.Б. и др. Ml: Металлургия, 1991. — 262 с.

6. Лякишев Н.Ш //Вестник РАН, 1997, т.67, №5, с.403.

7. Порошковое материаловедение. Андриевский Р.А. М.: Металлургия, 1991.-205 С.

8. Андриевский Р;А: Новые горизонты порошковой металлургии //Порошковая -металлургия, 1992. №9: С. 1-8.

9. Джонс В.Д; Свойства и применение порошковых материалов /Пер. с англ. М.: Мир, 1965.-391 с.

10. Кулик О.П., Левина Д.А., Чернышев Л.И. Новые технологии расширяют области применения порошковой продукции //Порошковая! металлургия, 2001: №5/6. С. 123-128.

11. Левина Д.А., Чернышев Л.И. Западные специалисты прогнозируют дальнейшее развитие порошковой металлургии в мире //Порошковая металлургия, 2001. №3/4. С. 124-126.

12. Теоретические основы получения» порошков металлов,, тугоплавких соединений ?и? керамики: Учеб. пособие по курсу "Процессы порошковой металлургии". ЧЛ/ И.Г. Севастьянова; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1998. 112 с.

13. Машиностроительная керамика /А.П. Гаршин, В;М Гропянов, Г.П. Зайцев, С.С. Семёнов. СПб: Изд-во СПбГТУ, 1997. - 726 е.

14. Тонкая техническая! керамика; /Под. Ред. Янагида X. /Япония, 1982: Пер. с японск. М.: Металлургия, 1986, 279 с.

15. Дроздов Ю.Н. Узлы трения из технической керамики? //Вестник машиностроения, 2003. №11. С. 39-45.

16. Фёдорова ЕЖ Получение и свойства керамики на основе наноразмерных порошков оксида алюминия; Автореферат дисс. канд. техн. наук. Красноярск, КЕТУ, 2001. 24 с.

17. Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.: ФИЗМАТ-ЛИТ, 2000: - 224 с:

18. Андриевский Р.А. Получение и=свойства: нанокристаллических тугоплавких соединений //Успехи химии; 1994. Т. 631 №5; С. 431.

19. Морохов ИЩГ Физические явления в ультрадисперсных средах. М.: Энерго-атомиздат, 1984: - 257 С.

20. Крушепко Г.Г. Применение- нанопорошков химических соединений для улучшения! качества; металлоизделий: //Технология! машиностроения; 2000; №3. С. 4-6.

21. В.А. Артемьев. Об ослаблении рентгеновского излучения ультрадисперсными средами //Письма в ЖТФ, 1997. Т.23. №6. С. 5-9.

22. Осипова H.Hi, Колдаев Н.В., Сартннская JI.JI. Механические свойства материалов- из ультрадисперсных порошков нитридов и оксидов //Порошковая металлургия, 1995. № 9-10. - С.92-98.

23. Кинджери У.Д; Введение в керамику. М:: Металлургия, 1967. - 722 с.

24. Oyama Toshiyuki; Formation of titanium diboride particles of TEA-C02-laser brekdown //Рэдэа кагаку юнею. -Laser Sci. Prog. Rept. IPCRi -1988. -No.10. -P.72-74.

25. Малинин B.Hi Получение оксида с заданными свойствами методом сжигания аэровзвеси порошка алюминия. Дисс. канд. техн. наук. Пермь, ГШТУ, 2003.

26. Теория ракетных двигателей: учебник для студентов высших технических учебных заведений/В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин; под ред. В.П. Глушко. Mi: Машиностроение, 1989; - 464 с.

27. Смаль <D.Bi, Чулков А.З. Ракетные двигатели на перспективных топливах; Mi: ВИНИТИ, 1975. 178 С.

28. Малинин В.И., Коломин Е.И., Антипин И.С. Воспламенение и горение аэровзвеси алюминия в реакторе высокотемпературного синтеза порошкообразного оксида алюминия//Физика горения и взрыва; 2002. Т.38. №5. С. 41-51.

29. Ходаков Г.С. Физика измельчения: Mi: Наука; 1972. 308 С.

30. Дабижа А.А., Иванова Л.П., Котляров В.А., Моисеев В.В., Панов И.П., Петропавловская Г.А. Вибрационное измельчение порошков оксидов А120з //Порошковая металлургия; 1990. №8. С. 19-22.

31. Ген И.Я;, Петров»Ю.И; Дисперсные конденсированные металлические пары. //Успехи химии, 1969. Т.38, №12. С.2249.

32. Анциферов B.Hi, Халтурин В.Г., Айнагос А.Ф. Лазерный синтез ультрадисперсных порошков оксидной керамики /Пермь: РИТЦ ПМ; 1995.

33. Анциферов В.Н. и др. Лазерный синтез ультрадисперсного оксида алюминия; //Порошковая металлургия; 1995. № 1-Т. - С.1-4.

34. Пархоменко В:Д. и др. Плазмохимические методы получения» порошкообразных веществ и; их свойства ;//Журналг Всесоюзного; химического общества им. Менделеева; 1991. Т.З6. №2. С. 33-38.

35. Алексеев Н.В., Ку ркин*Е.Н. и др. Синтез наночастиц оксида алюминия при г окислении; металла в потоках термической* плазмы //Физика и химия: обработки материалов, 1997. №3. С. 33-38.

36. Алексеев: Н.В., Балихин И.Л. и др. Формирование ультрадисперсного порошка оксида алюминия? в условиях ограниченной струи воздушной плазмыt, //Физика и химия обработки материалов, 1994. №4-5. С. 72-78.

37. Седой B.C., Валевич В.В., Герасимова Н.Н. Синтез высокодисперсных по-< рошков методом электрического взрыва в газе пониженного давления

38. Физика и химия обработки материалов, 1999. №4. С. 92-96.53; Седой В.С., Валевич В.В. Получение высокодисперсных порошков при быстром электрическом взрыве //Известия вузов. Физика, 1998. №6. С. 70-76.

39. Ю.А. Котов,,И.В. Бекетов, О.М; Саматов, В.Г. Яковлев, B.C. Седой. Установка для получения?ультрадисперсных порошков металлов, сплавов и химических соединений методом электрического взрыва проволоки. Патент РФ №RU2093311, Кл. В 22 F 9/14,1997.

40. Букаемский А.А. Получение новых ультрадисперсных материалов и их свойства. Дисс. канд. техн. наук. Красноярск, КГТУ, 1995.

41. Сурис A.JI. Плазмохимические процессы и аппараты. М:: Химия, 1989—304 С.

42. Ген М.Я., Зискин M.C., Петров Ю.И. //ДАН СССР: 1959. Т.27. №3. С. 336.

43. Семченко Г.Д. Золь-гель процесс в керамической технологии. Харьков, 1997. 144 С

44. Бадаев Ф.З. и др. Криохимическое получение и свойства ультрадисперсных * частиц серебра в; органических средах. //Вестник МГУ. Химия, 1995. Т.34.4. G.l30-134.

45. Ярушин» С.Г. Основы проектирования нестандартного оборудования: Конспект лекций /Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2003; 339 G.

46. Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов lO.Bi Горение порошкообразных металлов в активных средах. -М.: Наука, 1972.

47. Е.И. Гусаченко, B.IL Фурсов, В.И. Шевцов и др. Особенность формирования агломератов при горении смесевых композиций. В кн.: Физика аэродисперсных систем. Киев-Одесса: Виша шк., 1982, вып.21. С.62-66.

48. Малинин В.И., Коломин Е.И., Антипин И.С. Модель горения j высокоскоростного потока; аэровзвеси частиц алюминия, учитывающая кинетику процессов и особенности накопления окисла//Химическая физика, 1998. Т. 17. №10. С. 80-92.

49. Кудрявцев В.М., Сухов А.В., Воронецкий А.В. и др. Распространение фронта химической реакции в двухфазном потоке //Высокотемпературные газовые потоки, их получение и диагностика. Вып. 4, Харьков: ХАИ, 1986. С. 66-69.

50. В.М. Гремячкин, AJ7. Истратов; О.И. Лейпунский. Модель горения мелких капель металла с учётом образования конденсированной окиси. В кн.: Горение и взрыв. М.: Наука. 1977. С.329-334.

51. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., Колесников-Свинарев В.И., Лейпунский О.И. О накоплении; окиси алюминия на горящей частице алюминия //Физика горенияи взрыва. 1980. Т. 16, №1. С. 155-156.

52. Гусаченко ЕЛ), Огесик Л.Н., Фурсов В.Ш, Швецов:В.И.* Исследование конденсированных продуктов горения магниевых порошков. Зависимость от давления //Физика горения и взрыва, 1974. Т. 10, №4. С.548-554.

53. Лукин А.Я., Степанов А;М: Расчёт дисперсности продуктов сгорания металлической частицы //Физика горения и взрыва, 1983; Т. 19, №3. С.41-50.

54. Егоров А.Г., Мигалии К.В., Ниязов В.Я. и др. Сжигание мелкодисперсного порошка алюминия в потоке воздуха //Химическая физика, 1990; Т. 9, №12; С. 1633-1635.

55. Крюков А.Ю., Малинин В.И., Петренко B.Hi Установка для получения ультрадисперсного оксида алюминия //Вестник ПГТУ, 2002, №11, с.63-69;

56. Малинин В.И., Коломин Е.И., Антипин И.С, Обросов АЛ. Сферический порошок оксида алюминия //Научно-технические разработки в области СВС: Справочник /Под общей редакцией академика АГ. Мержанова Черноголовка: ИСМАН, 1999. С. 104 -105.

57. Малис АЯ. Шевмашческий транспорт сыпучих материалов при высоких концентрациях. М: Машиностроение, 1969; 178 С.

58. Казанцев М.Ю., Петренко В.И, Малинин ВJL Регулируемая подача порошка металла в камеру воспламенения //Сборник тезисов докладов Всероссийской НТК: Аэрокосмическая; техника и высокие технологии 2002. Пермь: ПГТУ, 2002. С. 125.

59. Баратов А. Н., Иванов Б. Н., Корольченко А. Я. и др. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справочник. Mi: Химия, 1987 - 272 с.

60. Пористые проницаемые материалы: Справ, изд. /Под ред. Белова С.В. Mi: Металлургия, 1987. - 335 с.91 . Франк KaMeHeHKHH ^iA. Диффузия и теплопередача;в химической кинетике. - М.: Наука, 1987. - 502 с.

61. Кирьянов И.М;, Малинин В.И., Котельникова Е.И., Сухов A.BI Модель горения частицы алюминия с учетом кинетического фактора //Химическая физика. 1990. Т.9. №12. С.1606-1610.

62. Петренко В.Щ Крюков А.Ю., Малинин;В.И: Математическое моделирование процессов в камере воспламенения; установки синтеза ультрадисперсного оксида алюминия //Вестник ПГТУ, 2004, №17, С. 75-81.

63. Ягодников Д.А., Сухов А.В., Малинин В.И., Кирьянов И.М. Роль реакции азотирования; в распространении пламени по переобогащенным; металловоз-душным смесям //Вестник МГТУ им. НЭ. Баумана.,Сер. Машиностроение. 1990. №1. С. 121-124.

64. Варгафтик Н;Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. - 720 С.

65. Сергель О.С. Прикладная гидрогазодинамика: учебник для авиационных вузов. М.: Машиностроение, 1981.

66. Орлов Б.В., Мазинг Ю.Г. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твёрдом топливе. Изд. 2, перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1968.

67. Анциферов В.Щ Порозова С.Е. Высокопористые проницаемые материалы на основе алюмосиликатов. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 1996. - 207 С.

68. Э.Б. Василевский; Теплозащита поверхности тела от конвективного теплового потока путём вдува //Аэромеханика и газовая динамика, 2003. №2. С. 37-49.

69. Полежаев Ю.В:, Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976. 391 С.

70. Справочник металлурга? по > цветным; металлам. Производство алюминия., М.: Металлургия, 1971. -320 С.

71. Основы практической теории;горения. /Под ред. В.В1 Померанцева. ,Учеб: Пособие для студентов высших учебных заведений; Л., "Энергия", 19731