Химические ракетные топлива
Специальные требования к ТРТ [1,3]
жүктеу/скачать 1.91 Mb. Pdf көрінісі
|
| 3.2 Специальные требования к ТРТ [1,3]
С учетом перечисленных в разделе 3.1 особенностей устройства и функционирования РДТТ к ТРТ предъявляются следующие специаль- ные требования: 1. Топливо должно обеспечивать: а) легкость, стабильность и надежность воспламенения зарядов от штатных воспламенительных средств, требуемый уровень параметров выхода двигателя на стационарный режим работы; б) стабильное устойчивое горение с минимальными потерями энергии в широком диапазоне давлений в камере сгорания (до 107 Па) и начальной температуры зарядов при максимально возможном коэф- фициенте объемного заполнения камеры сгорания двигателя; в) возможность при выборе штатного ТРТ регулирования скоро- сти горения в широком диапазоне значений (от 1,0 до 102 мм/с) без существенного ухудшения энергомассовых и других характеристик в целях обеспечения ее оптимального уровня в соответствии с назначе- нием двигателя: создавать кратковременно большую тягу или работать длительное время при малой тяге; г) низкую чувствительность скорости горения к давлению в каме- ре двигателя (ν≤0,3) и температуре заряда 2. Комплекс механических характеристик ТРТ должен обеспечи- вать: а) создание зарядов совершенных форм с оптимальными массога- баритными характеристиками, высокое массовое совершенство РДТТ; б) сохранение формы и размеров заряда, целостность его струк- туры под действием нагрузок в процессе изготовления и эксплуатации в течение гарантийного срока в заданном температурном диапазоне, а также нормальное функционирование РДТТ при запуске и в полете. Топлива скрепленных с корпусом зарядов должны находиться в высокоэластичном состоянии, обладать высоким уровнем относитель- ной деформации (ε пр >15 %). Это условие требует, чтобы температура структурного стеклования топлива была меньше минимальной темпе- ратуры эксплуатации РДТТ. При хранении в течение гарантийных сроков деформации, сдви- говые и отрывные напряжения должны выдерживаться топливом без существенного накопления усталости, опасного для последующего боевого применения. Для разгрузки скрепленных участков топливо должно иметь сравнительно низкое значение равновесного модуля уп- ругости Е≈(20-40)·105 Па. Вместе с тем, для крупногабаритных заря- 66 дов модуль должен быть достаточно высоким для предотвращения ползучести заряда в период хранения и предстартовой эксплуатации. При боевом применении ракеты топливо должно выдерживать растяжения до деформации 20-30 % в течение нескольких секунд без образования трещин и разрушения. Контактные сдвиговые напряжения до (5-10)·105 Па не должны вызывать отслоения заряда от стенки ка- меры двигателя в течение всего времени работы РДТТ. Топлива вкладных зарядов должны обладать достаточно высоким уровнем прочности при растяжении σ р ≈(50-10)·105Па и сжатия σ сж =(100-200)·105Па при максимальной температуре и высокой удель- ной ударной вязкости а к =(5-10)кДж/м 2 при минимальной температуре эксплуатации. Для крупногабаритных зарядов модуль упругости топлив ограни- чивается снизу допустимым уровнем ползучести. Механические характеристики ТРТ должны в возможно меньшей степени зависеть от температуры эксплуатации зарядов и РДТТ. 3. ТРТ должны обладать стабильностью основных характеристик, то есть сохраняемостью основных свойств под воздействием внутрен- них и внешних факторов в течение гарантийного срока эксплуатации (15-20 лет). Это обеспечивается его способностью сохранять химиче- ский состав (химическая стойкость), то есть не разлагаться, химически не взаимодействовать с окружающей средой и конструкционными ма- териалами двигателя, а также сохранять структуру и агрегатное со- стояние за счет минимальной гигроскопичности, массопереноса и т.п. (физическая стабильность). Топливо должно быть стойким к воздействию поражающих фак- торов ядерного и другого оружия на новых физических принципах. Изменение основных характеристик топлива (заряда) под воздействием наиболее опасного γ-излучения на уровне 1-3 Мрад должны быть ми- нимальными и не превышать допустимых норм. 4. Комплекс взрывчатых характеристик топлива должен быть на приемлемом уровне, обеспечивающем требования по безопасности личного состава в условиях производства, испытаний, эксплуатации, боевого применения и утилизации зарядов (РДТТ, ракет). Топливо в снаряженном двигателе не должно взрываться (детонировать) само- произвольно, а также при простреле пулями, при ударе осколками и действии воздушной ударной волны, а также при случайном падении двигателя с высоты. В процессе эксплуатации зарядов РДТТ не должны выделяться в значительных количествах, превышающих допустимые нормы, ток- сичные, пожаро- и взрывоопасные вещества. Продукты сгорания ТРТ 67 не должны содержать в значительных количествах высокотоксичные вещества, поражающие личный состав, и вредные вещества, нанося- щие существенный ущерб окружающей природной среде, должны иметь, возможно, меньшую дымность и интенсивность излучения в инфракрасном диапазоне спектра. Это требование обусловлено необ- ходимостью снижения демаскирующих свойств и обеспечения функ- ционирования систем наведения тактических ракет. 5. Технологические (реологические и др.) свойства топливной массы должны допускать применение наиболее эффективных и эконо- мичных способов изготовления зарядов сложной формы и снаряжения крупногабаритных РДТТ, обеспечивать высокую адгезионную проч- ность на границе «топливо-защитнокрепящий слой» или «топливо- бронировка», а также высокую воспроизводимость основных характе- ристик по всему объему заряда и между зарядами. Компоненты топлива должны иметь широкую сырьевую и произ- водственную отечественную базу, возможно меньшую стоимость и использоваться в народном хозяйстве. Комплексный анализ основных требований к ТРТ обнаруживает их взаимообусловленность и противоречивость. Так требование одно- временного обеспечения высоких значений удельного импульса и плотности часто невыполнимо. Например, использование в топливе гидридов металлов повышает J уд и снижает ρ. С увеличением содержа- ния энергоемких металлических горючих компонентов в топливе (Al, Mg и др.) увеличивается плотность топлива, но уменьшается удельное газообразование и возрастают потери энергии на двуфазность потока продуктов сгорания. Обеспечение оптимального уровня скорости горения и ее зависи- мости от различных факторов в некоторых случаях сопровождается ухудшением энергетических, механических и других характеристик топлива. Применение некоторых энергоемких компонентов во многих случаях снижает физико-химическую стабильность, повышает опас- ность производства и эксплуатации зарядов РДТТ, а также их стои- мость. Оптимальный по механическим характеристикам состав топлива часто не обеспечивает требуемый уровень баллистических и техноло- гических характеристик и т.д. В этой связи при назначении требований к ТРТ и выборе состава топлива для конкретного РДТТ выделяют при- оритетные характеристики (например, J уд ), которые должны быть мак- симально возможными, а остальные обеспечиваются на уровне допус- тимых значений в соответствии с назначением, условиями эксплуата- ции и боевого применения ракеты. |