ТОПЛИВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ДЕТОНАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
FUEL FOR DETONATION KICK MOTOR

Изобретение относится к топливам для реактивных двигателей, в частности к составам углеводородных топлив, содержащих присадки (продетонаторы), повышающие детонационную чувствительность углеводородного топлива.
Известно, что одним из наиболее эффективных методов повышения детонационной способности является введение в топливо активирующих добавок - продетонаторов [1], к которым относятся органические пероксиды.
Известна добавка к углеводородному топливу [4], состоящая из галогенизированного углеводорода, гидропероксида (гидропероксида кумила или третичного гидропероксида бутила), нафталина или алкил производных нафталина и органического растворителя, добавляемая к углеводородному топливу типа мазута, дизельного топлива или бензина в количестве 1-2 части на тысячу и улучшающая стартовые особенности дизельного топлива и далее улучшающая эффективность сгорания. Данное изобретение предполагалось использовать в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания.
Известна добавка к бензину и дизельному топливу [3], состоящая из спирта, толуола и пероксида водорода в пропорции 16/18/1, для повышения октанового и цетанового числа и увеличения эффективности сжигания топлива. Данное изобретение предполагалось использовать также в качестве добавки к углеводородному реактивному топливу.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является «Топливо для импульсного детонационного двигателя» [5]. Имея существенные преимущества перед предшествовавшими аналогами, указанному техническому решению присущи некоторые недостатки: пероксид бензоила, используемый в добавке, является ароматическим соединением, повышающим нагарообразующую способность топлива, кроме этого данная присадка является твердым веществом, нерастворимым в углеводородных горючих, требующим предварительного растворения в бензоле, который также является ароматическим соединением, и, в случае использования данной присадки к топливу для импульсно-детонационного двигателя, скорость детонационного горения топлива будет снижаться из-за образования нагара на стенках камеры сгорания.
Технической задачей настоящего изобретения является создание топлива для импульсного детонационного двигателя с увеличенной чувствительностью к детонационному импульсу и улучшенными условиями его детонационного сжигания в камере импульсного детонационного двигателя при введении в него добавки, состоящей из трет-бутилгидропероксида 0,7-1%,
для получения состава углеводородного топлива импульсного детонационного двигателя на основе синтетического высокоплотного горючего Т-10 (масс. %):
горючее Т-10
99-99,3%;
трет-бутилгидропероксид
0,7-1%.
Сравнительный анализ технического решения с известным показывает, что заявляемое техническое решение отличается тем, что топливная композиция содержит трет-бутилгидропероксид. Трет-бутилгидропероксид по сравнению с пероксидом бензоила обладает меньшей нагарообразующей способностью и не требует дополнительного растворения для введения в топливо. Также трет-бутилгидропероксид обладает более высоким продетонационным эффектом, повышающим чувствительность топлива к детонационному импульсу.
Топливную композицию согласно данному изобретению готовят путем непосредственного введения расчетного количества присадки непосредственно в горючее.
Активирующий эффект трет-бутилгидропероксида обусловлен заменой первичного разложения углеводорода горючего более энергетически выгодной реакцией разложения продетонатора. По литературным данным [2] разложение продетонаторов происходит с энергией активации 0,15…0,19 МДж/моль вместо 0,37…0,49 МДж/моль в случае углеводородов. Кроме того, наряду с первичным разложением углеводородов возможна замена углеводородных радикалов атомами кислорода, которые служат центрами высокотемпературного воспламенения.
Присадка трет-бутилгидропероксида к горючему Т-10 оказывает влияние на увеличение кислотности топливной композиции в целом вследствие окисления углеводородного топлива и несколько снижает температуру воспламенения топливной композиции.
Полезность присадки трет-бутилгидропероксида к горючему Т-10 станет очевидна из следующего примера.
ПРИМЕР
Приготовлена согласно данному изобретению топливная композиция с следующим составом (% масс):
горючее Т-10
99-99,3%;
трет-бутилгидропероксид
0,7-1%.
В качестве топливно-воздушной смеси использовали стехнометрическую смесь паров приготовленной топливной композиции на основе горючего Т-10 с воздухом.
Активность топливной композиции была оценена по скорости детонационного горения топливо-воздушной смеси в стехиометрическом соотношении в нагретой до 200°С полузамкнутой цилиндрической детонационной камере, при инициировании взрывающейся от электрического разряда алюминиевой проволочкой с энергией инициирования 49-50 Дж.
По экспериментальным данным скорость детонационного горения предлагаемого состава детонационно чувствительного топлива для импульсных детонационных двигателей составляет не менее 2000 м/с, что в 1,4 раза выше скорости детонационного горения чистого горючего Т-10 в тех же условиях.
По экспериментальным данным при увеличении содержания трет-бутилгидропероксида в топливе скорость горения растет до максимальной величины, которая достигается при растворении трет-бутилгидропероксида в горючем Т-10 в соотношении 1 масс %. При дальнейшем повышении концентрации трет-бутилгидропероксида в горючем Т-10 продетонационный эффект повышается незначительно, но также увеличивается кислотность топливной композиции, что усложняет эксплуатационные свойства.
Данную топливную композицию предполагается использовать в импульсных детонационных двигателях авиационной и ракетно-космической техники.
Представленная топливная композиция решает проблему создания детонационно чувствительного углеводородного топлива для импульсных детонационных двигателей на основе синтетического высокоплотного горючего Т-10.
Источники информации
1. Лернер М.О. «Химические регуляторы горения моторных топлив». - М.: «Химия», 1979.
2. Соколик А.С. «Самовоспламенение, пламя и детонация в газах», М.: АН СССР, 1960.
3. Патент US №4294586, 13.10.1981 г.
4. Патент US №4286969, 01.09.1981 г.
5. Патент РФ №2387701, 7.10.2008 г.