Физический энциклопедический словарь - детонация

151

В отличие от горения, где распространение пламени обусловлено медленными процессами диффузии и теплопроводности, Д. представляет собой комплекс мощной ударной волны и следующей за её фронтом зоны хим. превращения в-ва (детонационная волна). Ударная волна (рис. 1) сжимает и нагревает ВВ, вызывая в нём хим. реакцию, продукты к-рой сильно расширяются — происходит взрыв. С другой стороны, энергия, выделяющаяся в результате хим. реакции, поддерживает ударную волну, не давая ей затухать.

Рис. 1. Распределение давления р в детонац. волне (х — пространств. координата): 1 — зона исходного в-ва: 2 — фронт волны; 3 — зона хим. реакции; 4 — зона продуктов детонации; р0 — нач. давление.

Скорость детонац. волн постоянна для каждого ВВ, принимается в кач-ве его хар-ки и достигает 1—3 км/с в газовых смесях и 8—9 км/с в конденсированных ВВ; давление на фронте ударной волны составляет ~1 — 5 МПа (~10 — 50 атм) и ~10 ГПа (~10⁵ атм) соответственно.

Гидродинамич. теория Д. позволяет рассчитать значение её скорости и распределение давления, плотности и темп-ры в детонац. волне на основе законов сохранения массы, импульса и энергии, ур-ния состояния в-ва, а также требования равенства скорости детонац. волны относительно продуктов реакции и скорости звука в них.

На рис. 2 адиабата А В отвечает ударной волне, бегущей в газе (р — давление, V — объём) и не вызывающей хим. реакции; CD — адиабата, построенная в предположении, что хим. реакция завершилась. При Д. сначала происходит ударный переход 1—2 (адиабатический процесс), затем хим. реакция переводит в-во из состояния 2 в состояние 3 по прямой, касающейся адиабаты CD. Дальнейшее расширение в-ва идёт по адиабате CD. Скорость v газовой Д. выражается через тепловой эффект q реакции (на 1 г в-ва) и показатель адиабаты  :

v=(2q(²-1)).

Кроме рассмотренной классич. Д. интенсивно исследуются т. н. спиновая Д., характеризующаяся движением детонац. волны по спирали, Д. в гетерогенных системах, малоскоростная Д.

Устойчивый процесс Д. не всегда возможен. Так, Д. не может распространяться в цилиндрич. заряде малого диаметра (в-во разлетается через

Рис. 2.

боковую поверхность, что вызывает прекращение хим. реакции) или при концентрациях ВВ ниже или выше нек-рых предельных значений, зависящих от давления и темп-ры.

Д. создаётся в ВВ интенсивным механнч. или тепловым воздействием (удар, искра) и служит для возбуждения взрыва с помощью детонаторов. Во мн. случаях (напр., при горении топливной смеси в двигателях внутр. сгорания) Д. недопустима, поэтому подбираются определ. условия её сгорания, исключающие Д.

• См. лит. при ст. Взрыв.

Б. В. Новожилов.