Воспламенение и горение жидких топлив

Горение бензина, керосина и других жидких углеводородоз происходит в газовой фазе. Горение может происходить только тогда, когда. концентрация пара горючего в воздухе находится в известных пределах, индивидуальных для ..каждого вещества. Если пары горючего будут содержаться, в воздухе в малом количестве, то горение не возникнет, так же как и в том случае, когда паров горючего будет слишком. много, а кислорода — недостаточно.

Температура самовоспламенения — это та температура, до которой нужно нагреть вещество, чтобы оно загорелось. Большинство горючих жидкостей имеет температуру самовоспламенения в пределах от 250 до 650°. Исключение составляют сероуглерод (112° С), диэтиловый эфир (180°С).

Авиационные топлива США марок JP-1 и JP-3 имеют температуру самовоспламенения 204—260° С при задержке воспламенения от 100 до 200 с. Авиационные бензины имеют температуру самовоспламенения от 430 до 510° С при задержке воспламенения от 2,0 до 2,5 с.

Температурой вспышки называют ту наименьшую температуру жидкости, при которой пары ее образуют с воздухом смесь, способную воспламеняться при поднесении к ней стандартного пламени. При этом сгорает только смесь паров жидкости с воздухом, а горения жидкости не возникает. Объясняется это малой скоростью испарения жидкости. Сгорание смеси паров происходит так быстро, что за это время не успевает испариться новая порция жидкости, необходимая для горения. Жидкости, имеющие температуру вспышки ниже 45° (бензин, ацетон, бензол, метиловый спирт, скипидар и др.), называются легковоспламеняющимися. Такие жидкости, как 1мазут, соляровое масло, глицерин, температура вспышки которых выше 45° С, называют горючими [34].

Если нагреть жидкость выше температуры вспышки, то скорость испарения ее увеличится.

Температурой воспламенения называют ту наименьшую температуру жидкости, при которой она воспламеняется при поднесении к ней стандартного пламени и Продолжает гореть. Для легковоспламеняющихся жидкостей температура воспламенения выше температуры вспышки всего на 1—5°, а для горючих жидкостей с температурой вспышки выше 100° С эта разница достигает 30° и более.

При установившемся горении жидкости происходит взаимная диффузия ее паров и воздуха в зону горения. Пары жидкости непрерывно поступают в зону горения только в том случае, когда жидкость непрерывно получает тепло, необходимое для испарения. Это тепло поступает к поверхности жидкости из пламени. Таким образом, источник воспламенения нужен только для возникновения горения, а дальше горение само себя поддерживает.

В нашем случае источником воспламенения являются накаленные продукты горения зажигательного состава, образующиеся при срабатывании снаряда в топливном баке. Сила взрыва зажигательного снаряда, как правило, недостаточна для того, чтобы разрушить полностью топливный. бак самолета. Но взрываясь в баке с горючим, снаряд обеспечивает создание отверстия, через которое выливается некоторое количество горючего; горючее, вступая в контакт с продуктами горения зажигательного состава и с воздухом, воспламеняется. Через пробоину внутрь бака поступает воздух, необходимый для поддержания начавшегося горения.

Горение топлива может быть безотказно вызвано при попадании зажигательного снаряда внутрь протектированного самолетного топливного бака над уровнем жидкости, если в свободном объеме бака находится смесь паров горючего с воздухом; последний может проникать туда через пробоины или просачиваться через неплотности. Горение редко возникает внутри бака при попадании снаряда ниже уровня жидкости. Было потрачено много усилий на создание зажигательных снарядов и пуль, способных воспламенять горючее с первого попадания ниже уровня жидкости. Этого удалось достичь, когда были разработаны зажигательные снаряды с большей продолжительностью вспышки и с продолжительным горением частичек состава, образующихся при взрыве. Эти длительно горящие частички воспламеняют струйки и брызги горючего, выбрасываемые наружу через входное отверстие волной давления, создаваемой снарядом в жидкости. При взрыве снаряда часть топлива будет диспергироваться, образуя взвесь капелек горючего в воздухе, что также благоприятствует воспламенению. Вблизи источника воспламенения часть капель горючего испаряется, эти пары воспламеняются и создают первоначальный фронт пламени.

Многочисленные испытания показали, что воспламеняемость горючих жидкостей определяется в основном их относительной летучестью и вязкостью. Поэтому керосин, имеющий относительно низкую летучесть и большую вязкость, значительно труднее воспламеняется, чем бензин. По той же причине пламя вдоль бензиновой струи распространяется быстро от начала до конца ее и несгоревшего топлива остается мало. При поджигании керосиновых струй пламя редко распространяется дальше чем на несколько сантиметров от точки поджигания, поэтому большая часть топлива, выброшенного струёй, остается несгоревшей.

Эффективность зажигательных снарядов в большой степени зависит также от давления окружающей атмосферы, так как оно, при прочих равных условиях, определяет интенсивность притока кислорода к очагу загорания и, следовательно, возможность самораспространения возникшего пожара. По данным зарубежной печати [119], минимальная энергия, необходимая для воспламенения топливо-воздушных смесей, резко возрастает с уменьшением давления (обратно пропорционально давлению в степени -~1,8). Поэтому на очень больших высотах пожары не возникают.