On the dependence of surface temperature on the burning rate of HMX

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents the results of processing the experimental data available in the literature on the surface temperature and burning rate of double-base propellants, RDX and HMX. The interrelation between the burning rate and surface temperature for them is represented in the form of a single, unambiguous, and unified correlation independent of the initial temperature of the sample. For HMX, such a correlation takes a form lnU=4.8−2550Ts−1 (SD = 0.06) or U = 124exp(−2550/Ts) where [U] = cm/s and [Ts] = °C and, conversely, Ts = 516 + 72lnU (SD = 7.2) valid for the ranges of burning rates 0.05 < U < 1.0 cm/s and surface temperatures 360 < Ts < 515°C. The derived correlations U(Ts) allow estimation of the temperature at individual points on the front of the transverse wave based on the local values of the burning rate in these points.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Vladimir N. Marshakov

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: marsh_35@mail.ru

Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, Chief Researcher

Russian Federation, Moscow

Georgy V. Melik-Gaikazov

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: marsh@chph.ras.ru

Candidate of Sciences in Physics and Mathematics, Engineer

Russian Federation, Moscow

References

  1. Zenin, A. A., and B. V. Novozhilov. 1973. Single-valued dependence of the surface temperature of ballistite on the burning rate. Combust. Explo. Shock Waves 9(2):209–212. doi: 10.1007/BF00814816.
  2. Zenin, А. А. 1962. Izuchenie raspredeleniy temperatury pri gorenii kondensirovannykh veshchestv [Study of temperature distributions in combustion of condensed substances]. Moscow: IChF AN SSSR. PhD Diss. 213 p.
  3. Zenin, А. А. 1966. Structure of temperature distribution in steady-state burning of a ballistite powder. Combust. Explo. Shock Waves 2(3):40–45. doi: 10.1007/BF00749025.
  4. Zenin, A. A., O. I. Leipunsky, A. D. Margolin, O. I. Nefedova, and P. F. Pokhil. 1966. Pole temperatur u poverkhnosti goryashchego porokha i ustoychivost’ goreniya [Temperature field at the surface of a burning propellant and combustion stability]. Dokl. Akad. Nauk SSSR 169(3):619–622.
  5. Zel’dovich, Ya. B., O. I. Leipunsky, and V. B. Librovich. 1975. Teoriya nestatsionarnogo goreniya porokha [Theory of unsteady combustion of gunpowder]. Moscow: Nauka. 133 p.
  6. Zenin, А. А., and O. I. Nefedova. 1967. Burning of ballistite powder over a broad range of initial temperatures. Combust. Explo. Shock. Waves 3(1):26–31. doi: 10.1007/ BF00741607.
  7. Zenin, А. А. 1980. Protsessy v zonakh goreniya ballistitnykh porokhov [Processes in the combustion zones of ballistic powders]. Fizicheskie protsessy pri gorenii i vzryve [Physical processes during combustion and explosion]. Moscow: Atomizdat. 68.
  8. Denisyuk, A. P., and U Zo Twe. 2011. K voprosu ob odnoznachnoy zavisimosti skorosti goreniya porokhov ot temperatury poverkhnosti [On the question of the unambiguous dependence of the burning rate of powders on the surface combustion temperature]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 4:214–219.
  9. Puchkov, V. M. 1978. Struktura zon goreniya TRT v statsionarnykh rezhimakh i pri pogasanii [The structure of the combustion zones of TRT in the stationary modes and with the extinction]. Moscow: IChF AN SSSR. PhD Diss. 211 p.
  10. Zenin, A. A., V. M. Puchkov, and S. V. Finyakov. 1998. Characteristics of HMX combustion waves at various pressures and initial temperatures. Combust. Explo. Shock Waves 34(2):170–176.
  11. Zenin, A., and S. Finjakov. 2006. Characteristics of octogen and hexogen combustion: A comparison. 37th Annual Conference (International) of ICT. Karlsruhe. Paper 118. 18 p.
  12. Zenin, A. A., and S. V. Finjakov. 2007. Response functions of HMX and RDX burning rates with allowance for melting. Combust. Explo. Shock Waves 43(3):309–319. doi: 10.1007/s10573-007-0044-z.
  13. Zenin, A. А., and S. V. Finjakov. 2009. Studying RDX and HMX combustion mechanisms by various experimental techniques. Combust. Explo. Shock Waves 45(5):559–578. doi: 10.1007/s10573-009-0068-7.
  14. Zenin, A. A., and S. V. Finjakov. 2013. Nonlinear response functions of the burning rate of RDX and HMX. Combust. Explo. Shock Wave 49:593–607.
  15. Marshakov, V. N., and G. V. Melik-Gaizakov. 2021. Lokal’nye skorosti fronta ochagov goreniya oktogena [Local velocities for octogen of hot-spot combustion front in HMX]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 14(1):59–67. doi: 10.30826/CE21140107.
  16. Marshakov, V. N., and V. G. Krupkin. 2023. Hotspot combustion of HMX. Russ. J. Phys. Chem. B17(2):394–398. doi: 10.31857/S0207401X2303010X. EDN: NBCKRZ.
  17. Maksimov, E. I., and A. G. Merzhanov. 1966. Theory of combustion of condensed substances. Combust. Explo. Shock Waves 2(1):25–31. doi: 10.1007/BF00750592.
  18. Ermolin, N. E., and V. E. Zarko. 1998. Modeling of cyclicnitramine combustion. Combust. Explo. Shock Waves 34(5):485–501. doi: 10.1007/BF02672671.
  19. Sinditskii, V. P., V. Yu. Egorshev, M. V. Berezin, and V. V. Serushkin. 2009. Mechanism of HMX combustion in a wide range of pressures. Combust. Explo. Shock Waves 45(4):461–477.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Burning rate vs. surface temperature for the double-base propellants: 1 — experimental data for propellant N; 2 — experimental data for propellant NB; 3 — experimental data for propellant N+; 4 — correlation 4 (see Table 1) for a set of data for propellants N, NB, and N+; and 5 — correlation 5 (see Table 1) for a set of data for propellants N, NB, and N+ from [7]

Download (70KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Burning rate vs. surface temperature in semilogarithmic coordinates: signs — experiments; curves — calculations; 1–4 — [10]; 5 — [9]; 6 — [11]; 7 — correlations (1) and (3) [12–14]; 8 — correlation (2) [12, 13]; and 9 — correlation (4) [14]

Download (69KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Burning rate U vs. surface temperature Ts in semilogarithmic coordinates for the initial temperatures of samples T0 = 20, 100, and −170°C: 1 — data and correlation lnU(1000/Ts) from [10]; and 2 — data and correlation lnU(1000/Ts) from [11]

Download (65KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Surface temperature Ts vs. burning rate U at the initial temperatures of the samples T0 = 20, 100, and −170°C: 1 — data from [10]; and 2 — data from [11]

Download (57KB)
Indexing metadata

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».