книги / Смесевые ракетные твёрдые топлива компоненты, требования, свойства
..pdfНеобходимо отметить, что наибольший прирост скорости горения дают первые порции катализатора ( 1 * 2 %), затем эффект уменьшается и при некотором содержании катализатора скорость начинает снижаться, так как катализатор становится уже балластным компонентом, снижающим общий уровень энергетических свойств топлива и, как следствие, и уровень скоро сти горения (рисунок 25).
На каталитический эффект влияет и дисперсность катализатора. Так, например, если в топливо на бутилкаучуке вводить 1.8 % медь - хром окиси различной степени дисперсности, то при изменении удельной поверхности в
~ 4 раза скорость горения изменяется в 2 раза. |
|
|
|||
Sya, м2/г |
14.0 |
15.8 |
17.7 |
21.2 |
53.0 |
и, мм/с |
12.0 |
14.0 |
17.0 |
20.5 |
24.5 |
V |
0.57 |
0.58 |
0.57 |
0.56 |
0.55 |
Зависимость скорости горения от давления практически не изменяется. Повышение «и» с повышением дисперсности катализатора обусловлено более развитым контактом между частицами катализатора, частицами ПХА
исвязующего.
Вдостаточно широких пределах скорость горения можно регулировать
иза счет дисперсности окислителя и соотношения фракций.
Sy„, см2/г |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
и, мм/с |
20 |
27 |
38 |
45 |
Рисунок 26 - Зависимость скорости горения топлива от дисперсности окислителя
При применении ультрадисперсного ПХА с размером частиц 1.5 * 2.0 мкм можно сильно повысить «и», но так как топливные массы при этом имеют не удовлетворительные технологические свойства, то УДП можно применять в смеси с обычным ПХА и получать скорость горения на уровне 60 * 80 мм/с.
Влияние дисперсности алюминия Известна эмпирическая зависимость времени горения частиц алюминия
в среде продуктов горения топлива от размера частиц:
Л1.5
т А) - 0 . 6 7 ’ - ,0,8 , где d - диаметр частицы, ак - относительная концен-
трация окисляющих агентов.
191
а |
_ 11нон + ncoo + noo + ••• | OQI»^т где ni - мольная или объемная кон- |
k |
In., |
центрация индивидуальных реагентов.
Из зависимости для т очевидно, что с уменьшением размера частиц т уменьшается. Это значит, что доля алюминия, окисляемого на поверхности топлива, увеличивается, изменяется тепловой баланс в К - фазе и увеличи вается тепловыделение в зоне, примыкающей к К - фазе. Все это приводит к изменению закономерностей горения топлива и к изменению уровня «и».
Изменение теплового эффекта химических реакций в К - фазе и темпе ратуры поверхности горения хорошо иллюстрируется данными по сжига нию топлива в вакууме (при остаточном давлении 0.5 кг/см2).
Таблица 42 - Влияние дисперсности алюминия и параметров тепловой волны на скорость горения топлива
А1 |
Размер частиц, мкм |
тп,к |
q, кал/г |
и, мм/с |
АСД-1 |
15*35 |
460 |
36 |
1.14 |
АСД-4 |
5*25 |
490 |
37 |
1.28 |
УДА-4 |
0.1 *0.2 |
530 |
57 |
4.08 |
Эти изменения параметров тепловой волны Тп и q приводят к соответ ствующим изменениям «и». Чем мельче алюминий, тем выше температура поверхности, больше тепловой эффект химических реакций в К —фазе и, соответственно, выше скорость горения. Исследования алюминиевых по рошков различной степени дисперсности и формы частиц показывают, что независимо от марки алюминия имеет место одна и та же закономерность: чем выше степень дисперсности порошка, тем выше скорость горения (см. таблицу 43).
Таблица 43 —Зависимость скорости горения ракетных топлив от дисперсности для алюминия различных марок
Маока порошка |
Дисперсность |
и, мм/с при дав |
ПА |
порошка Sva, см2/г |
лении 40 кгс/см2 |
2250 |
6.0 |
|
ПА |
3250 |
7.0 |
ПА |
4250 |
7.3 |
ПП-4 |
6000 |
6.2 |
ПП-4 |
9000 |
7.0 |
ПП-4 |
10000 |
7.3 |
ПП-4 |
40000 |
8.1 |
АСД-1 |
1800 |
10.2 |
АСД-3 |
3180 |
18.0 |
АСД-4 |
4200 |
18.4 |
192
ЛИТЕРАТУРА
1.Шумахер И. Перхлораты. Свойства, производство и применение. - М.: Госхимиздат, 1963.-274 с.
2.Окислители гетерогенных конденсированных систем / Н. А. Силин,
В.А. Ващенко, Н. И. Зарипов и др. - М.: Машиностроение, 1978. - 456с.
3.Металлические горючие гетерогенных конденсированных систем / Н. А. Силин, В. А. Ващенко, Л. Я. Кашпоров., М.: Машиностроение, 1972. - 319 с.
4.Мадякин Ф. П., Силин Н. А. Компоненты гетерогенных горючих систем. - М.: ЦНИИНТИ, 1984. - 299 с.
5.Орлова Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых ве ществ. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1973. - 688с.
6.Паушкин Я. М. Жидкие и твердые ракетные топлива. - М.: Наука, 1978.- 192с.
7.Сарнер С. Химия ракетных топлив. - М.: Мир, 1969. - 488с.
8.Современная химия ракетного топлива / Сборник статей. - М.: Атомиздат, 1972.-295 с.
9.Виницкий А. М. Ракетные двигатели на твердом топливе. - М.: Машиностроение, 1973.-346 с.
10.Горение порошкообразных металлов в активных средах / П. Ф. Похил, А. Ф. Беляев, Ю. В. Фролов и др. - М.: Наука, 1972. - 294 с.
11.Абрамзон А. А. Поверхностно-активные вещества: Свойства и применение-Л.: Химия, 1975.-246 с.
12.Аллигера Г., Состуна И. Вулканизация эластомеров. - М.: Химия, 1967.-428 с.
13.Жигач А. Ф., Стасиневич Д. С. Химия гидридов. - Л.: Химия, 1969.
-676 с.
14.Тагер А. А. Физико-химия полимеров. - М.: Госхимиздат, 1968. -
528 с.
15.Кулезнев В. Н., Шершнев В. А. Химия и физика полимеров. - М.: Высшая школа, 1988. -312 с.
16.Энциклопедия полимеров. Том I . - М.: Советская энциклопедия, 1977.-1224 с.
17.Энциклопедия полимеров. Том I I . - М.: Советская энциклопедия, 1977.-1150 с.
18.Энциклопедия полимеров. Том III. - М.: Советская энциклопедия, 1977.-1032 с.
19.Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопе дический словарь. - М.: Янус - К, 1999. - 596 с.
20.Военный энциклопедический словарь ракетных войск стратегиче ского назначения / Мин-во обороны РФ.; Гл. ред.: И. Д. Сергеев, В. Н. Яковлев, Н. Е. Соловцев и др. - Большая российская энциклопедия, 1999. - 632 с.
193
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ.............................................................................................. |
|
|
|
3 |
|
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... |
|
|
|
5 |
|
1 Смесевые ракетные твердые топлива...................... |
|
.................................... |
|
7 |
|
|
1.1 Принципиальный состав СРТТ............................................................ |
|
|
|
7 |
|
1.2 Назначение компонентов..................................................................... |
|
|
|
7 |
|
1. 3 Принципиальные технологические схемы получения |
|
|
||
|
зарядов СРТТ................................................................................................ |
|
|
|
9 |
|
1.4 Принципиальные схемы снаряжения двигателей............................. |
|
10 |
||
|
1. 5 Сравнительная оценка баллиститных и смесевых ракетных |
|
|||
|
топлив..................... |
|
|
|
12 |
to |
1. 6 Области и условия применения СРТТ.............................................. |
|
|
14 |
|
Требования, предъявляемые к СРТТ............................................................ |
|
|
|
16 |
|
u> |
Факторы, влияющие на энергетические характеристики и |
|
|
||
эффективность СРТТ....................................................................................... |
|
|
|
21 |
|
4 Окислители в смесевых твердых ракетных топливах................................ |
|
32 |
|||
|
4. 1 Классификация окислителей............................................................. |
|
|
|
32 |
|
4.2 Требования к окислителям................................................................. |
|
|
|
33 |
|
4. 3 Нитрат аммония, перхлораты аммония и калия как окислители |
|
|||
|
СРТТ...................................................................................................... |
|
|
|
34 |
|
4.4 Перхлорат аммония......................................... |
|
|
|
40 |
|
4.4.1 Технические требования к ПХА............................................... |
|
|
42 |
|
|
4.4.2 Внутрикристаллическая влага и дефектность кристаллов |
....43 |
|||
|
4.4.3 Дисперсность и форма частиц........................................... |
|
|
48 |
|
|
4 .4 .4 Некоторые пути улучшения формы частиц и |
|
|
||
|
гранулометрического состава.............................................................. |
|
|
|
52 |
|
4.4 .5 Слеживание перхлората аммония............................................. |
|
|
56 |
|
|
4.4. 6 Техника безопасности................................................. |
|
|
|
|
|
4. 5 Другие окислители СРТТ.................................................................... |
|
|
|
61 |
5 Энергоемкие наполнители..................... . |
:................ |
:.................................. |
|
70 |
|
6 Связующие - горючие СРТТ........................................................ |
|
|
;.............. |
75 |
|
|
6.1 Классификация............................................. |
|
|
|
75 |
|
6.2 Назначение связующих........................................................................ |
|
|
|
76 |
|
6.3 Требования к связующим.,...................................................................76 |
||||
|
6. 4 Особенности топлив на «активных» связующих.............................. |
|
78 |
||
|
6. 5 Связующие раннего этапа развития СРТТ........................................ |
|
|
81 |
|
|
6. 6 Связующие на основе тиокола и тиокольные топлива.... |
,...:........... |
83 |
||
|
6. 7 Полиуретановые связующие и топлива на их основе....................... |
|
87 |
||
|
6. 7. 1 Связующие и топлива на основе сложных полиэфиров....... |
88 |
|||
|
6 .7 .2 Связующие и топлива на основе простых полиэфиров........ |
94 |
|||
|
6. 7.3 Связующие и топлива на основе «активных» полиэфиров.. 100 |
||||
194
6. 7.4 Связующие и топлива на основе полидиендиола ПДИ - 1... |
104 |
6. 7. 5 Связующие с эпоксидными функциональными группами |
|
и топлива на их основе..................................................................... |
106 |
6. 8 Бутилкаучук и топлива на его основе............................................. |
111 |
6. 9 Связующие и топлива на основе дивинилнитрильных каучуков... |
114 |
6. 10 Связующие и топлива на основе дивиниловых |
|
карбоксилсодержащих каучуков............................................................. |
116 |
6. 11 Связующие и топлива на основе дивиниловых каучуков |
|
с концевыми карбоксильными группами (СКДКТР)........................ |
116 |
6. 12 Связующее и топлива на основе 1,4- цис-полибутадиенового |
|
каучука...................................................................................................... |
117 |
6. 13 Связующее и топлива на основе нитратного каучука................... |
119 |
6. 14 Тетразольное связующее СРТТ...................................................... |
120 |
7 Металлические горючие СРТТ................................................................. |
122 |
8 Гидриды металлов как горючие СРТТ...................................................... |
133 |
9 Пластификаторы СРТТ.............................................................................. |
140 |
9. 1 Требования к пластификаторам СРТТ............................................ |
141 |
9. 2 Влияние пластификаторов на свойства СРТТ................................. |
142 |
9. 3 Пластификаторы, применяемые в составах СРТТ.......................... |
149 |
10 Компоновка активных связующих.......................................................... |
153 |
11 Энергетические возможности связующих: неактивных, активных, |
|
фторсодержащих........................................................................................... |
156 |
12 Катализаторы и ингибиторы процессов отверждения топлив............... |
163 |
13 Поверхностно-активные вещества........................................................... |
167 |
14 Антиоксиданты..................... |
172 |
15 Плазмообразующие СРТТ....................................................................... |
176 |
16 СРТТ с повышенной экологической чистотой продуктов сгорания.... |
181 |
17 Регулирование скорости горения топлив................................................ |
185 |
Литература..................................................................................................... |
193 |
195
Заказ № 75.Тираж 1000. Отпечатано в типографии ООО “ИПК “Бионт””
199026, Санкт-Петербург, Средний пр. ВО, д. 86, тел. (812) 322-68-43
При участии ООО «Фирма Коста»
