Механизм инициирования и развития в твердых гетерогенных взрывчатых веществах

Введение 
 
1 
ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский  
научно-исследовательский институт экспериментальной физики» 
 
 
 
 
 
 
В. М. Бельский 
 
 
МЕХАНИЗМ ИНИЦИИРОВАНИЯ  
И РАЗВИТИЯ ДЕТОНАЦИИ 
В ТВEРДЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ 
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВАХ 
 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Саров 
2019 
 
 

Содержание 
 
 
2
 
УДК 662.215.4 
ББК 35.63 
       Б44 
 
Бельский В. М. Механизм инициирования и развития детонации в 
твeрдых гетерогенных взрывчатых веществах. Монография. – Саров: 
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2019. 265 с. 
 
ISBN 978-5-9515-0399-2 
 
 
В монографии проанализированы механизмы образования очагов 
локальной химической реакции взрывчатого разложения в твердых гетеро-
генных взрывчатых веществах при их инициировании ударными волнами. 
Анализ, проведенный на основе элементарных актов пластической дефор-
мации, позволил выявить общие закономерности возбуждения детонации 
ударными волнами, которые не всегда удается проследить эксперимен-
тально, и систематизировать многообразные факторы, влияющие на пара-
метры процесса. 
Указаны возможные способы управления ударно-волновой чувстви-
тельностью ВВ и регулирования кинетики химических превращений, осно-
ванные на изменении механизма и скорости процессов релаксации напря-
жений. 
Проанализированы современные феноменологические кинетические 
модели разложения ВВ за фронтом инициирующих ударных волн, базиру-
ющихся на концепции очагового возникновения реакции разложения и ее 
распространении на весь объем ВВ в форме волны горения.  
В качестве перспективного направления совершенствования кинети-
ческих моделей предложено применение к явлениям инициирования дето-
нации теории нестационарного горения Я. Б. Зельдовича, адаптированной к 
условиям, реализующимся за ударным фронтом.  
Книга предназначена специалистам, область научных интересов ко-
торых связана с исследованием и применением взрывчатых веществ, а так-
же аспирантам и студентам соответствующих специальностей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9515-0399-2  
 
 
      ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2019 
 

Содержание 
 
3 
 
 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
Введение  .............................................................................................................. 
Часть 1. Механизм образования очагов   
        Глава 1. Экспериментальные методы исследования  
        инициирования детонации  .......................................................... 
               1.1. Методы сравнения  ........................................................................ 
               1.2. Оптический метод непрерывной регистрации движения 
                      фронта ударной волны по заряду  ................................................ 
               1.3. Радиоволновый метод непрерывной регистрации движения 
                      фронта ударной волны по заряду ................................................ 
               1.4. Электромагнитный метод регистрации массовой скорости ..... 
                      1.4.1. Метод торможения границы раздела ................................ 
               1.5. Метод манганинового датчика .................................................... 
               1.6. Метод лазерной интерферометрии .............................................. 
               1.7. Метод инфракрасной радиометрии ............................................. 
                      1.7.1. Фотоэлектрический метод .................................................. 
        Глава 2. Механизмы пластической деформации при ударном сжатии ... 
                2.1. Механизмы деформации монокристаллов  ................................ 
                2.2. Механизмы деформации поликристаллов ................................. 
                2.3. Ударная деформация пористых тел  ........................................... 
        Глава 3. Механизмы образования очагов разогрева ................................ 
                3.1. Образование очагов разогретыми газами в порах  .................... 
                       3.1.1. Влияние природы газов на пределы возбуждения  
                                 детонации ............................................................................ 
                       3.1.2. Влияние природы газов на глубину формирования  
                                 детонационного режима .................................................... 
                       3.1.3. Факторы, влияющие на инициирование пористых ВВ ... 
                                 3.1.3.1. Влияние крутизны спада давления ...................... 
                                 3.1.3.2. Влияние фильтрации газа ..................................... 
                                 3.1.3.3. Влияние макро- и микроструктуры частиц ........ 
                3.2. Кумулятивный механизм  ............................................................ 
                3.3. Гидродинамический механизм ................................................... 
                3.4. Образование очагов при упруго- и вязкопластических  
                       деформациях ................................................................................. 
                3.5. Фрикционный разогрев  ............................................................... 
                       3.5.1. Разогрев на границах контакта частиц ............................. 
                       3.5.2. Разогрев в плоскостях скольжения  .................................. 
                       3.5.3. Разогрев в полосах адиабатического сдвига  ................... 
                3.6. Образование очагов при аннигиляции дислокаций .................. 
 
6 
 
 
16 
16 
 
18 
 
21 
22 
24 
25 
26 
28 
28 
30 
30 
34 
37 
42 
42 
 
42 
 
46 
48 
48 
53 
56 
58 
59 
 
62 
65 
65 
67 
71 
71 
 
 

Содержание 
 
 
4
                       3.6.1. Влияние предварительной обработки частиц гексогена 
                                 и октогена на ударно-волновую чувствительность ВВ 
                                 на их основе ........................................................................ 
                       3.6.2. Влияние отжига .................................................................. 
                       3.6.3. Ударно-волновая чувствительность ВВ, облученных 
                                 мягким рентгеновским излучением  ................................. 
                3.7. Образование очагов при электрическом пробое ....................... 
                       3.7.1. Экспериментальные исследования поляризационных  
                                 и деполяризационных эффектов  ...................................... 
                       3.7.2. Электрическая концепция очагов разогрева ................... 
                       3.7.3. Рro et contra  ......................................................................... 
        Глава 4. Критические условия выхода реакции за пределы очага ......... 
                4.1. Постановка и решение задачи ..................................................... 
                4.2. Связь критического размера очага с параметрами волны 
                       стационарного горения ................................................................ 
        Глава 5. Микроструктура и ударно-волновая чувствительность 
                       взрывчатых веществ  .................................................................... 
                5.1. Влияние размера частиц на ударно-волновую  
                       чувствительность твердых ВВ .................................................... 
                5.2. Физическая интерпретация экспериментальных результатов ... 
        Глава 6. О возможностях управления ударно-волновой  
                       чувствительностью ВВ ................................................................ 
Часть 2. Модель разложения ВВ за фронтом ударной волны  
        Глава 7. Кинетические модели химической реакции разложения ......... 
        Глава 8. Основные аспекты и упрощения теории  
                       нестационарного горения ............................................................ 
        Глава 9. Фундаментальные свойства стационарной волны горения ...... 
                9.1. Стационарный режим горения газов  
                       (модель Зельдовича – Франк-Каменецкого) .............................. 
                9.2. Горение твердых «безгазовых» систем ...................................... 
                9.3. Горение жидких (летучих) взрывчатых веществ 
                      (модель А. Ф. Беляева) .................................................................. 
                9.4. Горение нелетучих взрывчатых веществ ................................... 
                9.5. Структура волны горения ............................................................ 
                9.6. Свойства стационарного режима горения ................................. 
                9.7. Зависимость скорости стационарного горения от давления  
                       и начальной температуры ............................................................ 
                9.8. Зависимость скорости стационарного горения  
                       от градиента температуры ........................................................... 
                9.9. Влияние внешних условий на структуру волны  
                       стационарного горения ................................................................ 
 
 
 
73 
82 
 
86 
90 
 
91 
95 
97 
104 
105 
 
110 
 
115 
 
115 
118 
 
128 
 
136 
 
158 
162 
 
163 
167 
 
169 
169 
171 
172 
 
174 
 
180 
 
181 
 

Содержание 
 
5 
        Глава 10. Вывод уравнений теории нестационарного горения .............. 
                10.1. Определение лимитирующей стадии волны горения ............. 
                10.2. Влияние соседей на горение очагов ......................................... 
                10.3. Влияние кривизны фронта волны горения  
                         на закономерности горения очагов  .......................................... 
                10.4. Постановка задачи в безразмерных переменных .................... 
                         10.4.1. Уравнение теплопроводности ....................................... 
                10.5. Закон нестационарного горения  ............................................... 
        Глава 11. Экспериментальные результаты ............................................... 
                11.1. «Кривые потухания». Методика эксперимента ....................... 
                11.2. Критические режимы горения ВВ за фронтом 
                         инициирующей ударной волны ................................................ 
                         11.2.1. Предельные законы снижения давления ..................... 
                                     11.2.1.1. Автомодельный режим горения .................... 
                                     11.2.1.2. Режим горения со ступенчатым  
                                                    изменением скорости ...................................... 
                         11.2.2. Экспериментальная проверка ....................................... 
                                     11.2.2.1. Автомодельный режим горения .................... 
                                     11.2.2.2. Режим горения со ступенчатым  
                                                    изменением скорости ...................................... 
                         11.2.3. О критериях инициирования ВВ металлическими 
                                     ударниками ..................................................................... 
        Глава 12. Кинетическая модель с учетом реакции пламени  
                         на внешнее воздействие ............................................................. 
                12.1. Уравнение разложения ВВ ........................................................ 
                12.2. Проверка адекватности кинетического закона разложения .... 
                         12.2.1. Постановка задачи и метод расчета ............................. 
                         12.2.2. Результаты расчета ........................................................ 
Заключение .......................................................................................................... 
Список литературы ............................................................................................. 
 
190 
190 
192 
 
194 
197 
197 
200 
202 
202 
 
207 
208 
209 
 
210 
212 
213 
 
215 
 
221 
 
223 
228 
232 
232 
233 
236 
244 
 
 
 
 
 

Введение 
 
 
6
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Задачи прогнозирования развития взрыва в конструкциях, содержащих 
твердые взрывчатые вещества (ВВ), не могут успешно решаться без детального 
количественного теоретического анализа последовательности газодинамических 
процессов во всех элементах этих устройств. Наиболее остро необходимость в 
методах количественного инженерного прогноза ощущается при решении задач 
проектирования новых зарядов, оптимизации их конструкции, определения сте-
пени их безопасности и надежности при эксплуатации в различных условиях, 
устойчивости к различным физико-механическим воздействиям (тепловые, 
ударные, ударно-волновые, радиационные, комплексные), поведения в аварий-
ных ситуациях и т. д. Все это требует знания механизмов и законов, описываю-
щих протекание химической реакции взрывчатого превращения. При этом под 
механизмом химической реакции взрывчатого превращения понимают количе-
ство и последовательность элементарных актов и промежуточных стадий проте-
кания химического процесса. Поэтому для адекватного его описания, вообще 
говоря, необходимо рассматривать временные зависимости всего набора пара-
метров, характеризующих реагирующее ВВ, при этом необходимо знать законы 
зарождения химического разложения и законы его развития, описывающие как 
случаи погасания реакции, так и случаи ее ускоренного развития вплоть до воз-
буждения детонации. Однако развитие химической реакции происходит на фоне 
различных физических процессов, которые предшествуют реакции разложения, 
а затем и сопровождают ее течение. Все это означает, что процесс инициирова-
ния и развития детонации есть сложный физико-химический процесс, скорость 
которого определяется интенсивностью физических и химических явлений и 
особенностями их взаимодействия. Очевидно, что система уравнений, отража-
ющая функциональные связи между всеми параметрами изучаемого физико-
химического процесса, будет слишком громоздка и сложна для практического 
применения даже при наличии современных вычислительных средств. Поэтому 
в качестве замены понятия «закон развития химического процесса» как некото-
рой абсолютной категории на данном уровне знаний вводят понятие кинетиче-
ской модели химического процесса, которое основано на упрощении его реаль-
ного протекания (доказательном сокращении числа его стадий), отражающем 
лишь основные стороны изучаемого явления. Кинетическая модель исследуемо-
го процесса должна быть достаточно простой, обладать ясным физическим со-
держанием и обеспечивать необходимую точность и адекватность его описания. 
Применительно к гетерогенным ВВ задача упрощения физики процесса разло-
жения ВВ за фронтом инициирующей ударной волны состоит в определении:  
– механизма возбуждения и развития химической реакции разложения,  
– степени важности отдельных стадий рассматриваемого процесса, 
– иерархии этих стадий для определения наиболее медленных (лимитиру-
ющих) из них, во многом определяющих суммарную скорость процесса, 
 

Введение 
 
7 
– числа параметров, достаточных для его удовлетворительного описания.  
В этой связи экспериментальные исследования различных физико-
химических свойств, характеризующих ВВ или заряд в целом, влияющих на 
возбуждение и развитие реакции разложения, определение степени значимости 
того или иного параметра в формировании детонационного режима, подробное 
изучение самой картины формирования детонационного режима, являются важ-
ными научными и практическими задачами, поскольку выявляют физические и 
химические основы процесса. Результаты этих исследований, представляя несо-
мненный научный интерес, имеют важное прикладное значение, в частности, 
для обоснованного прогноза результатов стойкости конструкций, включающих в 
свой состав взрывчатые вещества, к внешним воздействиям. 
Не следует забывать и материаловедческий аспект исследований механиз-
ма инициирования. Современные темпы развития различных отраслей науки и 
техники предъявляют все более высокие требования к эксплуатационным харак-
теристикам используемых ВВ. Возможность создания особых, зачастую уни-
кальных, их свойств основывается на глубоком понимании сущности происхо-
дящих в них физических процессов. Как показывает практика, во многих случа-
ях не только физические, но и детонационные свойства материалов в большей 
мере определяются их структурной организацией, чем химическим составом. 
В качестве примера достаточно упомянуть существенные различия в детонаци-
онных свойствах литого и прессованного тротила при одинаковой плотности. 
Чтобы целенаправленно воздействовать на детонационные свойства взрывчатых 
веществ, необходимо четко выделить микропроцессы, определяющие ударно-
волновую чувствительность и детонационную способность ВВ в заданных усло-
виях. Исследования механизма физических явлений и химических превращений, 
происходящих во взрывчатых веществах при механических воздействиях вооб-
ще, и ударно-волновых в частности, могут сыграть заметную роль в поисках не-
традиционных путей проведения технологических процессов их переработки и в 
выборе новых методов управления реакционной способностью, поскольку 
именно механизм непосредственно указывает на те каналы, по которым извне 
возможно целенаправленное воздействие на инициирование реакции и скорость 
ее протекания. 
Недостаточность имеющихся представлений о механизме инициирования 
ВВ ударными волнами и причинах колебаний ударно-волновой чувствительно-
сти ВВ при их производстве затрудняет в определенной степени наиболее эф-
фективное использование потенциальных возможностей, заключенных в ВВ по 
мощности и снижению чувствительности к внешним воздействиям. 
Основополагающий для исследования кинетики и механизмов иницииро-
вания взрыва принцип локальности разогрева, предшествующего возбуждению 
реакции взрывчатого превращения, впервые был сформулирован Ю. Б. Харито-
ном в работе [1]. В ней процесс инициирования взрыва был сведен к трем разде-
ленным во времени стадиям: 
– диссипации энергии внешнего воздействия, приводящей к появлению в 
отдельных местах очагов разогрева, 

Введение 
 
 
8
– химической реакции взрывчатого превращения ВВ внутри очага разо-
грева, 
– возникновению в веществе самораспространяющегося процесса, приво-
дящего в конечном итоге к формированию детонационного режима. 
Такая идеализация существенно упростила экспериментальное и теорети-
ческое исследование механизма развития процесса, поскольку поведение веще-
ства в каждой из стадий теперь могло изучаться независимо. В физике детона-
ции сформировались три самостоятельных направления исследований. 
Первое направление – исследование механизмов возникновения локаль-
ных очагов разогрева в гетерогенном материале – тесно связано с изучением ре-
альных механизмов пластической деформации в ударных волнах [1] и возмож-
ностью их учета при построении кинетических моделей. При этом исторически 
сложилось так, что изучение механизмов деформации твердых тел в ударных 
волнах и развитие теории чувствительности ВВ происходило параллельно и 
независимо, что связано с различием объектов исследования и методов проведе-
ния экспериментов. По мере развития и углубления представлений о механизме 
высокоскоростной деформации твердых тел последовательно появлялись и гипотезы, 
связывающие возможность локального разогрева с тем или иным конкретным 
механизмом деформации. 
Интенсивные исследования по рассматриваемой проблеме, практически 
завершенные к настоящему времени, выявили целый ряд реалистичных механизмов, 
связанных с взаимодействием ударной волны с порами в образце ВВ, 
фрикционным разогревом ВВ на поверхностях трения при ударном сжатии и 
аннигиляцией дислокаций. Однако несмотря на несомненный прогресс в понимании 
механизмов возникновения очагов локального разогрева, полной ясности 
в интерпретации процессов инициирования до сих пор не достигнуто, и работы 
в этом направлении продолжаются. Так до сих пор не выяснены:  
– причина немонотонной зависимости ударно-волновой чувствительности 
ВВ от размера его частиц, когда с ростом давления инициирования чувствительность 
ВВ с меньшим размером частиц становится меньше, чем у ВВ с более 
крупными частицами [2–4] (факт, входящий в полное противоречие с группой 
гипотез, связанных с фрикционным разогревом на поверхностях трения); 
– последовательность вовлечения очагов, образованных по различным механизмам, 
в динамику формирования детонационного режима.  
Вне поля зрения остаются электрофизические явления, сопровождающие 
механическую деформацию и способные как облегчить возникновение очагов 
разогрева, так и стать причиной химической реакции разложения. Необходимо и 
выяснение причин существующей противоречивости экспериментальных результатов, 
полученных разными авторами на одном и том же ВВ в сходных 
условиях эксперимента, ибо противоречивость экспериментальных данных служит 
источником ошибок при построении физического механизма [5] и, кроме 
этого, вносит неоднозначность при оценке численных значений коэффициентов 
в уравнениях макрокинетики. 

Введение 
 
9 
Основной задачей второго направления исследований в физике детонации – 
очагового взрывного разложения – является определение необходимого и 
достаточного условий создания предпосылок формирования самоподдерживающейся 
инициирующей ударной волны и ее перехода в волну детонационную. 
Это тепловая часть проблемы чувствительности к внешним механическим воздействиям.  

Очаговая задача формулируется в виде двух независимых тепловых задач: 
о воспламенении взрывчатого вещества в самом очаге (необходимое условие) и 
устойчивом зажигании воспламенившимся очагом окружающего его ВВ (достаточное 
условие), – после чего, как показывают эксперименты [6–8], в окружающем 
ВВ реакция распространяется в форме волны послойного горения. 
В очаговых задачах определяют качественные и количественные характеристики 
случайного очага разогрева (форма, размер, температура, распределение 
температуры в очаге, время индукции химической реакции, профиль давления 
за фронтом ударной волны), способного вызвать устойчивое воспламенение 
окружающего его ВВ.  
Третье направление – теоретическое описание эволюции очагов – является 
ключевым в определении явного вида кинетического уравнения, связывающего 
скорость разложения ВВ с параметрами ударного сжатия за фронтом инициирующей 
ударной волны, и одним из наиболее сложных в физике детонации. 
Объясняется это тем, что практически неизвестны специфические закономерности 
горения ВВ в условиях ударного сжатия. Дело в том, что, в свете общепри-
нятых модельных представлений, поток вещества за фронтом инициирующей 
ударной волны представляет собой движущуюся совокупность сгоревших и не-
сгоревших микрообъемов, разделенных поверхностями пламён. Эксперимен-
тальное определение закономерностей такого горения затруднено из-за невоз-
можности непосредственного наблюдения за процессом распространения пла-
мени. Это в значительной мере сдерживает прогресс в этом направлении. Имен-
но поэтому моделирование химических процессов в конденсированной фазе – 
самое слабое место моделей. Полученные в последнее время в алмазных нако-
вальнях экспериментальные зависимости скорости горения отдельного очага в 
ТЭНе [9], ТАТБ [10], октогене [11] и гексогене [12] от давления в диапазоне  
1–30 ГПа, несомненно, являются огромным шагом вперед в изучении законо-
мерностей очагового горения в условиях, сравнимых с условиями ударного сжа-
тия. Однако полученные в изотермических условиях алмазных наковален зако-
номерности горения единичного очага ВВ, инициированного сфокусированным 
пучком лазерного излучения, не могут быть непосредственно применены для 
адекватного описания процессов горения ВВ за фронтом инициирующей удар-
ной волны, поскольку горение совокупности очагов в изменяющихся условиях 
за ударным фронтом представляет собой нестационарный процесс, проходящий 
в условиях изменения температуры матричного ВВ и давления в окружающей 
среде. Действительно, горение совокупности очагов за фронтом инициирующей 
ударной волны сопровождается изменением давления пропорционально массе 
сгоревшего ВВ. Изменение давления вызывает смещение равновесия химиче-

Введение 
 
 
10
ской реакции разложения во фронте горения, вследствие чего происходит изме-
нение состава продуктов сгорания, теплоты сгорания, температуры горения и 
нормальной скорости распространения пламени. При этом меняется поток тепла 
из зоны продуктов сгорания к фронту пламени и отвод тепла от него к исходно-
му веществу, что приводит к изменению температуры несгоревшего вещества, 
примыкающего к зоне горения. Поскольку отвод тепла характеризуется величи-
ной градиента температуры у поверхности пламени, то в каждый момент време-
ни скорость горения ВВ u определяется мгновенными значениями давления р, 
начальной температуры Т0 и градиента температуры f у поверхности пламени, 
u = u(p, f, Т0). Полное его описание требует знания закономерностей протекания 
химической реакции разложения при различных давлениях и начальных темпе-
ратурах и наталкивается на очень большие трудности уже на стадии формирова-
ния исходной системы уравнений. Даже в стационарном случае горения в нор-
мальных условиях превращение исходного вещества в конечные продукты сго-
рания является многостадийным процессом [13] и сопровождается различными 
физико-химическими и гидродинамическими явлениями. Точного решение та-
кой задачи получить не удается ввиду ее нелинейности: нелинейны уравнения 
теплопроводности в каждой зоне, нелинейны функциональные соотношения, 
задающие внешние воздействия, неизвестна кинетика физико-химических про-
цессов, происходящих в зонах выделения тепла. Поэтому существующие в 
настоящее время кинетические модели, построенные на основе представлений 
об очаговом механизме возбуждения химической реакции и ее развитии в форме 
волны горения, при отсутствии сведений о зависимости скорости горения от 
давления и начальной температуры в диапазоне значений, характерном для 
ударного сжатия, чисто формально связывают скорость разложения ВВ за фронтом 
ударной волны с текущим давлением р, давлением на фронте ударной волны 
рs и долей разложившегося ВВ . Как следствие этого выгорание ВВ за 
фронтом ударной волны происходит при любом уровне давления нагружения, и 
модели не описывают явления десенсибилизации и случая погасания реакции 
при резком и глубоком сбросе давления. Так что построение замкнутой системы 
математических уравнений, адекватно описывающей процесс инициирования 
детонации, – сложная задача, в рамках которой должны быть учтены:  
– многообразие механизмов деформации, способных приводить к образованию 
очагов, 
– рост и взаимодействие очагов,  
– последовательность их вовлечения в динамику формирования детонационного 
режима, 
– связь скорости разложения ВВ с меняющимися во времени параметрами 
реагирующей системы (профиль давления за фронтом ударной волны, градиент 
температуры перед фронтом пламени, объем, доля прореагировавшего вещества 
и т. д.).  
Отсутствие прямой экспериментальной количественной информации о 
микроскопических процессах за фронтом ударных волн, ответственных как за 

Введение 
 
11 
локальный разогрев и взрывное разложение гетерогенных ВВ, так и за динамику 
развития химической реакции из очагов, естественно, затрудняет решение поставленных 
задач. Кроме этого, неоднозначность выбора исходных положений и 
способов описания возбуждения и развития реакции в очаге и окружающем его 
ВВ вносит неоднозначность не только в оценку численных значений коэффициентов 
в кинетических уравнениях, но и в выбор формы этих уравнений (ведет к 
большому набору различных уравнений макрокинетики). В этой связи становится 
актуальным поиск новых подходов к анализу экспериментальных данных по 
инициированию детонации ударными волнами и более простых постановок экспериментов, 
которые позволили бы установить функциональную (или корреляционную) 
связь между скоростью горения ВВ и параметрами его состояния за 
ударным фронтом (давление, температура, градиент температуры у поверхности 
пламени и т. д.), а также численные значения входящих в нее констант.  
Одним из возможных подходов может быть привлечение к анализу экспериментальных 
данных по инициированию детонации ударными волнами теории 
нестационарного горения Зельдовича – Новожилова [13, 14], основной целью 
которой является определение функциональной связи между скоростью горения 
и изменяющимися во времени внешними параметрами (давление, температура, 
световой поток, скорость обдува воздухом и т. д.). Суть теории заключается в 
выявлении в сложном многостадийном процессе горения лимитирующей стадии, 
которая и определяет в основном механизм горения и его скорость. Если 
это осуществимо, то расчет скорости горения сводится к рассмотрению процессов 
только в этой стадии с привлечением необходимых сведений о кинетике химических 
реакций при соответствующих начальных и граничных условиях. 
Можно ожидать, что теория нестационарного горения, адаптированная к условиям 
ударного сжатия, будет полезна и при расчете переходных явлений при 
инициировании ВВ ударными волнами, несмотря на скудость экспериментальных 
данных о кинетике разложения ВВ при давлениях, сравнимых по величине с 
давлениями ударного сжатия. Между тем, в отечественной и мировой литературе 
содержится довольно много информации, прямо или косвенно относящейся к 
рассматриваемым задачам, которая в силу различных причин не всегда своевременно 
и единообразно анализируется и обобщается. Из отечественных публикаций 
экспериментальные результаты исследования механизма инициирования 
частично обобщены в [15–19]. Результаты исследований закономерностей  
разложения ВВ при высоких темпах нагрева, характерных для волны горения, – 
в [20].  
Применительно к определению закономерностей горения ВВ при давлениях, 
характерных для ударного сжатия, большой интерес представляют экспериментальные 
данные по инициированию взрывчатых веществ тонкими металлическими 
ударниками [21–26]. В этих экспериментах определяется область параметров 
ударника (скорость полета, толщина), которые приводят к инициированию 
детонации в ВВ, и область, где детонация не возникает [27]. Однако этот 
накопленный весьма обширный экспериментальный материал не анализировался 
с целью выяснения причин затухания детонации и определения закономерно-

Введение 
 
 
12
стей горения ВВ за фронтом инициирующих ударных волн. Здесь уместно заметить, 
что анализ и всестороннее сопоставление накопленных к настоящему времени 
экспериментальных данных позволяет в такой же мере приблизиться к пониманию 
детального механизма возбуждения и развития детонации в гетерогенных 
ВВ, как и проведение дополнительных экспериментальных исследований.  
Задачами настоящей монографии являются:  
– анализ современного состояния и системное обобщение накопленного к 
настоящему времени обширного экспериментального материала по исследованию 
механизма инициирования детонации ударными волнами,  
– описание выявленных закономерностей и особенностей в возбуждении 
детонации в гетерогенных ВВ различной структуры (пористые, сплошные),  
– адаптация теории нестационарного горения ВВ к условиям, реализующимся 
за фронтом инициирующей ударной волны, 
– выбор модели нестационарного горения ВВ за фронтом инициирующей 
ударной волны, ее экспериментальная проверка и определение численных значений 
входящих в нее констант, 
– разработка простой имеющей ясный физический смысл кинетической 
модели формирования детонационного режима в твердых ВВ, пригодной для 
прогнозирования поведения ВВ в различных условиях нагружения. 
Объектами экспериментальных исследований, результаты которых анализируются 
в монографии, являются современные гетерогенные ВВ.  
Монография состоит из двух частей. Первая часть из 6 глав посвящена 
анализу механизмов возбуждения реакции разложения в ВВ ударными волнами 
и влиянию структуры ВВ на его ударно-волновую чувствительность. Автор счел 
необходимым, ради логичности и полноты восприятия материала, включить в 
нее краткое изложение экспериментальных методов исследования процесса 
инициирования детонации (глава 1), с помощью которых получены приведенные 
в монографии результаты, и механизмов пластической деформации в ударных 
волнах (глава 2), которые являются причиной локального разогрева вещества. 
Главное же внимание в первой части уделено анализу различных механизмов 
образования локальных очагов разогрева (глава 3), условиям выхода реакции 
разложения ВВ за пределы отдельного очага (глава 4), последовательности 
вовлечения очагов различной природы в динамику формирования детонацион-
ного режима на основе соотношения различных механизмов деформации в 
ударных волнах и связи ударно-волновой чувствительности взрывчатых веществ 
с их структурой (глава 5). Это дало возможность на качественном уровне связать 
микро-, мезо- и макрохарактеристики структуры заряда взрывчатого вещества с 
его ударно-волновой чувствительностью и позволило выявить некоторые общие 
закономерности возбуждения детонации ударными волнами, которые не всегда 
удается проследить экспериментально, и систематизировать многообразные 
факторы, влияющие на параметры процесса.  
В главе 6 анализируются возможные пути управления ударно-волновой 
чувствительностью ВВ.