Для изучения процесса реакции и механизма воспламенения при проникновении посторонних тел в высокоэнергетическое твердое топливо был разработан и построен экспериментальный стенд визуального прокалывающего воспламенения с системой совместного многополевого ин-ситу наблюдения. Эта система интегрирует высокоскоростную видеосъемку, инфракрасную тепловизионную съемку, измерение деформаций методом цифровой корреляции изображений (Digital Image Correlation, DIC), распределенное измерение давления, сканирующий электронный микроскоп (Scanning Electron Microscope, SEM), энергодисперсионный спектральный анализ (Energy Dispersive Spectroscopy, EDS) и другие функции, что обеспечивает синхронное и многомерное наблюдение деформации, повышения температуры, течения и поведения воспламенения образцов в процессе прокалывания. В качестве объекта исследования были выбраны высокоэнергетические твердотельные топлива на основе GAP толщиной 5 мм, 10 мм и 15 мм. Проведена серия прокалывающих экспериментов с акцентом на анализ влияния толщины образца на чувствительность к воспламенению, критические условия возникновения воспламенения, пространственное распределение точек воспламенения и их взаимосвязь с локальным механическим полем. Результаты экспериментов показали: без бокового ограничения воспламенение происходит только тогда, когда толщина образца сжимается до величины меньше максимального размера твердой частицы (около 330 мкм); возгорание инициируется частицами перхлората аммония (Ammonium Perchlorate, AP); точки воспламенения не распределены случайно, а сосредоточены в кольцевой области внутренней части сечения прокалывающего стержня (радиус r от 2,5 до 4,0 мм), которая характеризуется синергией высокого сдвигового деформирования, высокой скоростью деформации сдвига, высоким градиентом напряжения и высокой радиальной скоростью потока; далее с помощью расчёта плотности мощности трения и анализа микроформ остатков выявлено, что трение на границе частиц является основной причиной возникновения воспламенения топлива.

высокоэнергетическое топливо;механизм воспламенения;удар;прокол посторонними телами;сдвиговое трение