Детонація (франц. détoner — вибухати, від латів.(латинський) detono — гримлю), процес хімічного перетворення вибухової речовини, що супроводиться звільненням енергії і що поширюється по речовині у вигляді хвилі від одного шару до іншого з надзвуковою швидкістю. Хімічна реакція вводиться інтенсивною ударною хвилею, створюючою передній фронт детонаційної хвилі. Завдяки різкому підвищенню температури і тиску за фронтом ударної хвилі хімічне перетворення протікає надзвичайно швидко в дуже тонкому шарі, безпосередньо прилеглому до фронту хвилі ( мал. 1 , 2 ).
Енергія, що звільняється в зоні хімічної реакції, безперервно підтримує високий тиск в ударній хвилі. Д., т. о., є процес, що самоподдержівающийся.
Збудження Д. є звичайним способом здійснення вибухів . Д. у заряді вибухової речовини створюється інтенсивною механічною або тепловою дією (удар, іскровий розряд, вибух металевого зволікання під дією електричного струму і т.п.). Сила дії, необхідної для збудження Д., залежить від хімічної природи вибухової речовини. До механічної дії чутливі, наприклад, так звані вибухові речовини (гримуча ртуть, азид свинцю і ін.), що ініціюють, які зазвичай входять до складу капсулів-детонаторів, використовуваних для збудження Д. вторинних (менш чутливих) вибухових речовин.
В однорідній вибуховій речовині Д. зазвичай поширюється з постійною швидкістю, яка серед можливих для даної речовини швидкостей поширення детонаційної хвилі є мінімальною. У детонаційній хвилі що поширюється з мінімальною швидкістю, зона хімічної реакції переміщається відносно продуктів реакції із швидкістю звуку (але з надзвуковою швидкістю відносно вихідної речовини). Завдяки цьому хвилі розрідження, що виникають при розширенні газоподібних продуктів хімічної реакції, не можуть проникнути в зону реакції і ослабити що біжить попереду ударну хвилю. Д., що відповідає вказаним вище умовам, називається процесом Чепмена — Жуге; відповідна їй мінімальна швидкість поширення приймається як характеристика вибухової речовини (див. таблиці.). Тиск, який створюється при поширенні детонаційної хвилі в газоподібних вибухових сумішах, складає десятки атмосфер, а в рідких і твердих вибухових речовинах вимірюється сотнями тисяч атмосфер.
За певних умов у вибуховій речовині може бути збуджена Д., швидкість поширення якої перевищує мінімальну швидкість Д. Так, вибух заряду твердої вибухової речовини, поміщеної в газоподібну вибухову суміш, породжує в суміші ударну хвилю, інтенсивність якої у багато разів перевершує інтенсивність хвилі, що відповідає режиму з мінімальною швидкістю. В результаті в газовій суміші поширюється детонаційна хвиля з підвищеною швидкістю. У цій хвилі, на відміну від процесу Чепмена — Жуге, зона хімічної реакції рухається відносно продуктів реакції з дозвуковою швидкістю. Тому у міру видалення такої хвилі від місця її виникнення ударна хвиля поступово слабшає (позначається вплив хвиль розрідження) і швидкість поширення Д. знижується до мінімального значення.
Детонаційну хвилю з підвищеною швидкістю поширення можна також отримати в неоднорідній вибуховій речовині при русі хвилі у напрямі убуваючої щільності. Ще одним прикладом поширення Д. з швидкістю, що перевищує мінімальне значення, може служити сферична детонаційна хвиля, що сходиться до центру. Швидкість хвилі з наближенням до центру зростає. У центрі така хвиля протягом короткого інтервалу часу створює тиск, що у багато разів перевищує величину, характерну для режиму Чепмена, — Жуге.
Стійкий процес Д. не завжди можливий. Наприклад, хвиля Д. не може поширюватися в циліндровому заряді вибухової речовини дуже малого діаметру (розліт речовини через бічну поверхню викликає припинення хімічної реакції перш, ніж речовина встигне помітно прореагувати). Мінімальний діаметр заряду, в якому можливий незгасаючий процес Д., пропорційний ширині зони хімічної реакції. У газоподібних вибухових сумішах поширення Д. можливо лише за умов, коли концентрація горючого газу (або пари горючої рідини) знаходиться в певних межах. Ці межі залежать від хімічної природи вибухової суміші, тиску і температури. Наприклад, в суміші водню з киснем при кімнатній температурі і атмосферному тиску хвиля Д. здатна поширюватися, якщо концентрація (за об'ємом) водню знаходиться в межах від 20% до 90%.
Дослідження хвилі Д. у газах показує, що при пониженні початкового тиску хімічна реакція набуває характеру пульсацій. Нерівномірне протікання реакції викликає спотворення рухомої попереду ударної хвилі ( мал. 3 ). Нарешті, при досить низькому тиску здійснюється режим так званої спином Д., при якому на фронті детонаційної хвилі виникає злам, що обертається по гвинтовій лінії ( мал. 4 ). Подальше зниження тиску приводить до загасання Д.
Окрім Д., у вибуховій речовині можливий ін. тип хвилі хімічної реакції — горіння . Хвилі горіння завжди поширюються з дозвуковою швидкістю (зазвичай значно меншою, ніж швидкість звуку у вихідній речовині). Рух хвилі горіння обумовлений порівняно повільними процесами теплопровідності і дифузії . За деяких умов горіння може перейти в Д.
У багатьох випадках, наприклад при горінні паливній суміші в двигунах внутрішнього згорання або реактивного двигуна, при горінні пороху в стволі артилерійської гармати і ін., Д. недопустима. У зв'язку з цим підбираються такі умови горіння і хімічний склад використовуваних речовин, щоб виникнення Д. з характерним для неї надзвичайно різким підвищенням тиску було виключено.
Циклотриметилентринітроамін (гексоген), C 3 H 6 O 6 N 6 (тверде ве- щество, d =l,80 г/см 3 ) ...........
8850
Літ.: Зельдовіч Я. Б., Компанєєц А. С., Теорія детонації, М., 1955; Щелкин До. І., Трошин Я. До., Газодинаміка горіння, М., 1963; Компанєєц А. С., Ударні хвилі, М., 1963.
