Исследование процессов агломерации и горения алюминия в смесевых топливах с катализаторами

Горение смесевых топлив исследовалось на установке для гашения и отбора частиц в диапазоне давлений $2\div8$ МПа. Определяли гранулометрический состав алюминиевых агломератов в погашенных продуктах горения. Основными компонентами топлив являлись перхлорат аммония, алюминий, полибутадиеновый каучук с концевыми гидроксильными группами и диизоцианат толуола. Исследовались пять топливных составов, два из которых содержали добавки катализаторов. Составы исследуемых топлив отличались соотношением фракций крупных и мелких частиц перхлората аммония, общим содержанием твердых компонентов, массовой долей катализатора и алюминия, что позволило оценить влияние этих параметров на агломерацию алюминия при различных давлениях. При движении агломератов в потоке продуктов разложения топлива непрореагировавший алюминий продолжает окисляться. Крупные агломераты состоят как из $\mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3$, так и из несгоревшего алюминия. В исследованном диапазоне давлений большая часть агломератов имеет сферическую форму, а их размеры варьируются от $31$ до $115$ мкм (для топлив без катализатора) и от $28$ до $136$ мкм (для топлив с катализатором). Полученные результаты позволяют улучшить представление об агломерации алюминия в топливах, как содержащих, так и не содержащих катализаторы, а также повлиять на выбор соотношения компонентов топлива с целью уменьшения агломерации алюминия, поскольку она приводит к двухфазным потерям удельного импульса и накоплению шлака в полноразмерных твердотопливных ракетных двигателях.