Жуков Б.П. - Энергетические конденсированные системы (1044938), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Вследствие отрицательного кислородного баланса пороховых композиций в продуктах их взрывчатого преврашения содержится большое количество продуктов неполного окисления: СО, Но, СН4. Так, например, при сгорании пороха РСИ-бй образуется 64% по объему газов СО и Н2. Прн истечении из сопла ракетного двигателя эти газгя смешиваются с кислородом воздуха и догорают до конечных продуктов окисления. Этот процесс сопровождается образованием пламени и значительным повышением температуры струи газов. Процесс догорання пороховых газов в атмосфере воздуха является цепным процессом окисления и может быть представлен следующими уравнениями: Н2+О2 =2ОН; ОН + Но Н2О+ Н' Н +О2 =ОН+О; о +н,=н +он СО+ОН -СОз+Н; СО+О =СО2.
Активными центрами реакции окисления СО и Н2 кислородом, способнымн давать начало последующим элементарным реакциям, являются группы ОН', атомарный Н' и атомарный О . 3ЗО йлотиоста за ялсаиил Цепная реакция нс булет идти в том случае, если изолировать группы ОН', Н', О', Установлено, что логорапию пороховых газов в атмосфере воздуха препятств)чот соединения щелочных металлов, углеводорода, галоидопроизводные, сосднпспия с болыним содержанием азота.
Механизм Лействия этих веществ на гашение цламеии представляет собой сложный процссс. Вероятно, при горении пороха опи играют роль антикатализаторов, затрудняют образование активных центров цепной реакции и способствуют обрыву цепей: ОН+ОН =Н,О„Н+Н =Н, о+о =о,; н+он =н;о Наиболее оптимальными ПД являются сослииения калия. Считается, что калий присутствует в свыхлопной струе» в внлс газообразного КОН, который способен умсныпить пламя благодаря реакциям: КОН+ Н -аК + Нто; КОН+ ОН -а КО + Нто Распространены в отечественной пороховой промышленности следующие органические и неорганические соли калия: КзЯОг, КС1, КНО3, гексаиитрокобальтат калия (Кз(Со(НО2))б), калий кислый виинокислый (КСанзоз), Пламегасящим эффектом обладают также соединения: КЗС3об, КВГ4, карбонаты и бикарбопаты калия и аммония.
оксамид и лр. Е.Ф. Жстроо ПЙФтааОсть ЗЭРггйгэнайй — отношение массы заряла к объему камеры, в которой происходит горение пороха. ПЗ зависит от размера, формы и назначения порохового заряда. Для ракетных лвигатслей она обычно вылив н люжег приближаться к плотности пороха. Для боеприпасов ствольных систем ПЗ составляет 0,4-0,8 г/см .
В 3 случае заполнения зерненым порохом всей камеры сгорания ПЗ соответствует гравиметрической плотности пороха. Оптимальная ПЗ в ствольных системах обеспечивает достижснпс максимальной скорости метания при зацанном максимальном давлснить Для прессованных заряпов из зсрпепых порохов (см. Высокоплоьтпые заряды копоекглгтопого горении) ПЗ можст и значительно прсвьнпать их насыпную плотность и достигать 1,2 — 1,4 г, 'см 3 ° Ссрабрлков М.Е, Виутпсиилл баллистика стаолаимк систсм и попохоааж раках.-йх Обороигиз, 1962. тО.ат.лтилсоатсс, ОрЛЫЛИа Х.ст.
Поггрмтнм тпплгззащззтные — это основной элемент Рдтт, для внутренней тснлозащиты корпусов РДТТ, ярочио скрепленных с Поэ ытин т«плозмангнм« зарядом твердого топлива, выполняющий функцию загциты корпуса двигателя от теплового воздействия продуктов сгорания топлива в просессе работы ДУ. По участию в энергетическом и массовом обмене с продуктами сгорания топлива ТП подразделяется на активное н пассивное. Лктивным ТП служит заряд ТТ в местах скрепления с корпусом до момента сгорания свода. На поверхностях корпуса, пс скрепленных с зарядом, нли в местах скрепления, где фронт горения свода заряда выходит ца поверхность корпуса ло конца работы ДУ, применяется пассивное ТП.
Выбор теплозащитного материала (ТМ) для пассивного ТП зависит от особенностей его конструкции и обуславливается комплексом требований по теплозащитным и эрозионпым свойствам, массовым, физико-механическим характеристикам, технологичности и лр, К ТП корпусов РДТТ прелвявляются требования по совместимости материалов корпуса (гермослой, силовая оболочка), защитно-крепящего слоя и топлива, Для снятия температурных и усадочных напряжений на границе оболочка — топливо прелельнал деформация материалов ТП при растяжении должна быть на уровне 200-250Ж, модуль упругости лолжсн быть близок к модулю упругости топлива.
Для исключения диффузии пластификаторов топлива в ТП, приводящей к ухудшению деформационных н баллистических характеристик топлива в пограничном слое, применяют эластомеры на основе фторкаучуков и каучуко-смоляных композиций нли экрапирующне слои нз тонкослойпой металлической пленки. Для ТП корпусов нанбольп|се примснение нашли эластичные материалы на основе каучуков, совмещенных с термостойкнми смолами и наполнителями. В основном — это этиленпропилендиеновые н пнтрильные каучуки.
В качестве наполнитслей применяются технический углерод, диатомит, сажа белая, аэроснл, полиакрнлоннтрил, олигоэфнракрнлат и лр. Для создания ТП с минимальной массой используют облегченные ТМ пористой структуры типа «губки«и залнвочпыс композиции на основе микросфер и каучуков. В общем вндс конструкция ТП состоит нз сложной комбинации различных материалов: гермстизирующего слоя силовой оболочки корпуса нз листовгях резин и термопластов; основного слоя ТП; эрозионностойкнх материалов из обрезиненной асбестовой ткани, псрсмежакпцихся со слоямн основного ТП; диффузионно-стойких материалов; защитно-крепящего слоя лля скрепления с твердым топливом Л»к 1«тля тсллоз»»эппыэ Технологический процесс нанесения ТП на корпуса позволяет совместить технологические операции изготовления ТП с корпусом, обеснечивая их надежное крепление.
На цилиндрическую повсрхность корпуса заготовки ТП укладываются пслосрсдсгвс~но на оправку но винтовой линии. Эллипсоидная часть ТП (лерсдпсс и заднее дно) корпусов тина «кокон» совместно с заклалнымн элементами оболочки (фла|щами, узлами обнуления, раскренляющими манжетами и лр.) нрслваритсльио формуется в специальной пресс-форме, затем устанавливается на оправку. Вулканизацня ТП нроизволится после намотки силовой оболочки совместно с корпусом.
Критерием совершенства ТП являстсл параметр эффективности Е: Е = ( / р1' (см с/г), где р-нлотность, )гу — скорость уноса ТП. Для определения проектной скорости уноса г'„решается сопряженная задача тснлонроводностн, газовой динамики и напряженно-деформированного состояния корпуса. Расчет температуры в ТП и корнусс осущсствляетсл численным методом решения нсстационарного уравнения тсцлонроводности с переменными теплофизическимя характеристиками и движущейся со скоростью, равной 1',, внутренней границей ТП.
В нроцессс термической дсструкции ТМ образуются нористый кокс и газообразные щюдукты, скорость которых онреЛеляется путем решения системы уравнений газодинамики. Скорость уноса ТМ определяется из решения системы уравнений напряженно-деформированного состояния в многослойной анизотропной оболочкс вращения, Необходимая толщина ТП рассчитывается из условия донустнмой температуры па границе с корнусом и складывается нз величин унссенного слоя б, = 1' т, (где т-время теплового воздействия на участок У У поверхности корпуса) и остатка ТП к концу работы двигателя, обсслечивакнцсго лонустимую температуру ца тра|никс с корпусом.
Для расчета остатка ТП используется методика, основанная па аналитическом решении уравнения теллопроводности с движущейся границей методом интегрального преобразования Лапласа: — "=о~ р( — '(.«'( где Тг — температура на границе с корпусом; ҄— начальная тсмлсратура; Т вЂ” тсмлература на поверхности уносимого ТП; а — коэффици- У ент те»1нсратуронроводностн; бо — толщина допустимого минималь- ногоостатка ТП, Уравнение относительноТ рсшэстгя мстолом послеловательных приближсний. ЬКЛЛО«Уф»в, Б,В.П»Л«аа, И.
ЬК»бл«эл Полине пые композиционные матс иолы (ПКМ) ллн ко носов Рдтт 383 Удсльнак Упельнав проч- жест- пость, км кость, км Разруюавгпгее Модуль упрунакрижение гости при распри растаже- твжснии, нин, кгсуммт кгс,гммт Плотность, г,'смз Коиструкпион- ный материал 50 Стеклопластик Органоплзстик Углспластик Бороплзстнк 100 215 7690 10000 280 1,3 1,6 262 11250 18000 11500 23000 Ллымнннсвыа склав 40 2,7 12000 21500 4,5 100 22,2 16,2 2670 Титановый с1глав ~~тзлль 7,8 126 Для повышения массового совершенства корпусов РДТТ наиболее эффективными являются высокопрочнгпе высакамадульныс органические н углеродные волокна. Их преимущества-высокие удельныс значения прочности н модуля упругости волокна, в 2-б раз гвлввме8888ып певввпоз88циогвннп вватпрввалвв (пввМ) дпп 8(о~88'йсов аэдтт-это материалы с гетерогенной структурой, состоящие из двух илн более фаз, представляющие собой объемное сочетание химически разнородных компонентов с четко выраженной границей раздела.
К таким материалам можно отнести прссспарашки, теплазагцитные композиции, стекла-угле-органапластики н другнс материалы. В ПКМ, упрачнснных непрерывными волокнами, основную нагрузку пасут армирующие элемепть1, а более пластичная матрица (полимерпос связующее) передает напряжения волокнам и придает материалу монолитность. Одна из важнейших особенностей ПКМ вЂ” возможность создавать нз них материалы и элементы изделий с задагпгыми свонствами, паибалес полна отвечающилги характеру и условиям работы деталей и конструкций.
ПКМ па основе полимерных связующих (ПС) для корпусов РДТТ могут быть классифицированы по химическому составу армирующих материалов (АМ) на стекло-, органа-, угле-, боропластпки н др. Их прочность, модуль упругости, дсформативность и плотность определяются характеристиками армирующих волокон.
Свойства ПКМ на основе различных АМ по сравнснию с металлическими канструкционными материалами приведены в таблице. Основные свойства коиетрукпионнык материалов 30Л Полнме ные комнознцноннме мате гноем (ПКМ) длн ко и 'сок РДТТ превьппающие аналогичные показатели стекловолокна, что имеет важное значение при проектировании корпусов РДТТ. Повышенный в 1,8 — 2,0 раза модуль упругости углеродных волокон по сравнению с. органическими наиболее целесообразна реализовать в узлах н элементах конструкций, требующих повьппенпой жесткости, например, в работающих на устойчивость длинномерных стыковочных соединительных элементах корпусов РДТГ. Роль ПС в обеспечении требуеиь>х характеристик ПКМ чрезвычайно многообразна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
