Справочник по ВВ и пиросоставам--pirosprawka 2009 (536594), страница 86
Текст из файла (страница 86)
табл. 41), веществ, входящих в состав пороха, гигроскопичность ивзрывоопасность.Табл. 41 Зависимость скорости горения модельного топлива от среднего размера частиц окислителя.Размер частиц ПХА мкм7535155Скорость горения см/сек5.16.17.69.2По запасу внутренней энергии пороха смесевого типа превосходят бездымные пороха и в некоторыхслучаях даже штатные взрывчатые вещества; в силу этого они взрывоопасны. Нормальное горение этихпорохов может переходить в детонацию.
Детонацию смесевых порохов можно вызвать также действиемразличных внешних импульсов.Смесевые пороха, как правило, более пластичны, т.е. не разрушаются при колебаниях температуры,что выгодно отличает их от освоенных бездымных порохов, которые, могут растрескиваться при хранениив условиях переменной температуры.В связи с более высокими, по сравнению с бездымными порохами, энергетическими и механическимипоказателями, возможностью широкого диапазона регулировки их физико – химических характеристик спомощью присадок, а также возможностью заливки непосредственно в камеру двигателя, смесевыеракетные топлива находят все большее применение, особенно в крупногабаритных ракетных двигателях.197Окислители:Наибольшее распространение в качестве окислителя смесевых ТРТ получил перхлорат аммония NH4ClO4(ПХА).
Он обладает наиболее удачным сочетанием физико-химических, энергетических и эксплуатационныххарактеристик топлива по сравнению с другими окислителями. К недостаткам топлив на основе ПХАследует отметить повышенную токсичность продуктов сгорания из-за образования в больших количестваххлороводорода.Нитрат аммония (NH4NO3) обладает худшими энергетическими показателями и меньшей плотностью чемперхлорат аммония, однако он примерно в 10 раз дешевле и не содержит в продуктах сгорания токсичныхвеществ, эти качества в последние десятилетия возвращают интерес разработчиков к этому окислителю.
Ктому же скорость горения таких топлив имеет довольно слабую зависимость от размеров частицокислителя, т.к. горению предшествует плавление. Среди недостатков следует отметить пониженнуюреакционную способность продуктов термического разложения нитрата аммония, приводящую к тому, чтотоплива на нитрате аммония имеют очень низкую скорость горения, и, как правило, требуют наличия всвоем составе катализатора (соединений хрома, например дихромата аммония).
Нитрат аммония прихранении в условиях изменяющейся температуры претерпевает фазовые переходы, сопровождающиесяизменением плотности вещества, что приводит к растрескиванию таких топлив. Для предотвращенияфазовых переходов нитрат аммония стабилизируют соединениями калия, например нитратом илидинитрамидом калия. При отсутствии металлического горючего топлива на основе нитрата аммонияхарактеризуются очень малой температурой горения, что может быть использовано и используется вдвигателях с продолжительным временем работы и в газогенераторах.В последние десятилетия находят все большее применение ТРТ на основе динитрамида аммонияNH4N(NO2)2 в качестве окислителя. Такие топлива энергетически более эффективны, чем перхлоратаммония, но при этом не содержат в продуктах сгорания токсичных веществ.
Например разработанотопливо состоящее из аммония динитрамида, гидрида алюминия и нитроэфирного связующего, котороеобеспечивает ед. импульс до 288 сек. Массовому применению динитрамида аммония мешают высокаястоимость и довольно сложная технология изготовления, хотя в России он наработан в весьма большомкол-ве.Топлива на других окислителях (нитраты калия и натрия, перхлораты калия и лития), применяютсявсе реже и реже из-за низких энергетических характеристик, сравнимых с характеристиками бездымныхракетных топлив среднего энергетического уровня. Однако они достаточно дешевы и находят применение встартовых и разгонных двигателях повышенной тяги.Лишь топлива на основе перхлората лития обладают удельными импульсами, сравнимыми с уд.импульсами топлив на основе перхлората аммония. Однако перхлорат лития приблизительно в 10 раздороже перхлората аммония и поэтому практического применения не находит.Горючие.Для повышения энергетических характеристик смесевых топлив и удельного импульса в состав вводят до25% алюминия.
Гораздо реже применяют магний, бериллий, литий или их сплавы. Магний обладаетменьшей плотностью чем алюминий и меньшим энергосодержанием, порошки бериллия слишком дороги ичрезвычайно токсичны, а литий обладает низкой плотностью, агрессивен в присутствии влаги и тожедостаточно дорог. Поэтому на практике распространены гл. обр. составы с алюминием. ЭкспериментальныеТРТ спец. назначения, обеспечивающие высокие значения уд. импульса могут содержать гидрид алюминия,бор и полиборогидриды. Однако топлива на гидридах обладают пониженной плотностью и по объемнойэффективности аналогичны обычным смесевым топливам.Кроме того в качестве второго энергетического компонента и одновременно дополнительногоокислителя используются некоторые ВВ: октоген и гексоген, реже тринитротолуол, пикрат аммония и др.Введение нитраминов в состав топлива позволяет понизить температуру горения при одновременномсохранении, или даже увеличении, удельного импульса.
Октоген по энергетике идентичен гексогену, нообладает большей плотностью, поэтому ему обычно отдается предпочтение. Однако введение большогокол-ва ВВ типа октогена или гексогена (более 25-30%) в составы на инертном горючем-связующем неприводит к заметному увеличению уд. импульса и увеличивает опасность перехода горения в детонацию.При использовании энергоемких горючих-связующих, количество нитрамина может быть увеличено до 40%.Горючие-связующиеДля связывания кристаллического окислителя и других наполнителей используется пространственнаяматрица из пластифицированного полимера. В качестве полимеров в современных смесевых ракетныхтопливах используют гл.
обр. полибутадиеновые и полиуретановые каучуки, реже – полисульфидныекаучуки (тиоколы), пластифицированные эпоксидные и полиэфирные смолы и др.Для достижения оптимальных механических характеристик объемное соотношение твердой фазы ксвязующей (полимер + пластификатор) должно быть в районе 2.5-3.0.
Путем варьирования размерами198фракций окислителя этот параметр можно поднять до 3.5. При показателе наполнения выше этойвеличины, топливо становится хрупким, при меньших значениях топливо будет склонно к ползучести.Полиуретаны:Состоят из длинных полимерных цепей полиэфиров или других полимерных соединений, содержащихконцевые гидроксильные группы, сшитых органическими диизоцианатами и трехатомным спиртом (агентомобразующим поперечные связи), в результате чего образуется пространственный полимер с характернойхимической связью –NH-(C=O)-O-.
Диизоцианат берется с недостатком от теории, в результате чегополучается хорошо хранящийся жидкий полимер. При добавлении наполнителя и недостающего кол-ваотвердителя (тот же диизоцианат или эпоксидная смола), топливо окончательно отверждается.В отвержденном состоянии полиуретаны представляют собой полупрозрачную коричневого цветавысокоэластичную прочную каучукообразную массу, стойкую против действия кислых и щелочных сред,хорошо смешивающуюся с твердыми компонентами топлива. Одним из достоинств полиуретанов являетсязначительное (до 30% и более) содержание кислорода в их составе, что способствует, при ограниченномсоотношении компонентов в топливе, получать соотношения окислительной и горючей фазы близких коптимальным. Сохраняют хорошие мех.
свойства в широком диапазоне температур (-50…+125°С) Заметнымнедостатком подобных топлив является низкая энтальпия образования. Примеры – HTPE, HTPS, каучукимарки СКУ (См. «Полиуретаны»).Полибутадиены и другие полимерные соединения с концевыми карбоксильными группами:Состоят из длинных полимерных цепей полибутадиенов, их сополимеров с другими веществами илидругих полимерных соединений, содержащих концевые карбоксильные группы -(С=O)-OH, сшитыхэпоксидными соединениями либо азиридинами, в результате чего образуется характернаяпространственная структура. Полимер бутадиена, благодаря наличию ненасыщенных связей обладаетвысокой хим.
активностью и способен сополимеризоваться с различными веществами (изоцианатами,акрилатами). Широкое практическоеприменениев качестве горючих-связующих получилимодифицированные варианты полибутадиенов с улучшенными вязкостными и смачивающими свойствами.Этим обеспечивается получение топлива с уменьшенным содержанием связующего при сохранениихороших литьевых свойств топливной массы и механических качеств отвержденного топливного заряда. Вчистом виде отвержденный полибутадиен представляет собой упругую полупрозрачную массу плотностью0.92г/см3.На практике применяются следующие полибутадиены:PBAA (ПБАК) – сополимер полибутадиена с акриловой кислотой, PBAN (ПБАН) – сополимер полибутадиенас акрилонитрилом, HTPB (ПБКГГ) – полибутадиен с концевыми гидроксильными группами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
