Химические ракетные топлива


 Двухосновные твердые ракетные топлива [2]



Pdf көрінісі
бет35/66
Дата20.10.2023
өлшемі1.91 Mb.
#481296
түріУчебное пособие
1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   ...   66
С.Н. Козлов, А.В. Литвинов, Л.Д. Ленкина ХИМИЧЕСКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

3.4 Двухосновные твердые ракетные топлива [2] 
Практически все двухосновные ТРТ являются нитроцеллюлозны-
ми (НЦТТ), посколькуих структурно – энергетической основой явля-
ются нитраты целлюлозы (НЦ). По химической природе НЦ – высоко-
молекулярное соединение, сложный эфир целлюлозы и азотной кисло-
ты. Макромолекулы НЦ содержат атомы как горючих (С, Н), так и 
окислительных элементов. Следовательно, НЦ – монотопливо, способ-
ное к самостоятельному горению. НЦ неоднородна по химическому 
составу макромолекул. Волокна НЦ имеют капиллярно-пористую 
структуру и горение их параллельными слоями (что является необхо-
димым условием для заряда ТРТ) практически невозможно. Уплотне-
ниепрессованием не устраняет это явление. Лишь обработка раствори-
телем – пластификатором в сочетании с механическим воздействием 
устраняет пористость. В результате пластификации НЦ снижается 
также температура стеклования, НЦ приобретает свойства термопла-
стичности, что необходимо для формования зарядов. 
В зависимости от химической природы растворителя, его свойств, 
вида НЦ, а также технологии производства зарядов НЦТТ подразделя-
ют на следующие классы: 

на летучем растворителе, удаляемом в процессе производства 
(пироксилиновые пороха); 

на летучем удаляемом и труднолетучем (неудаляемом раствори-
теле – кордитные пороха); 

на труднолетучем (в жидком агрегатном состоянии) и нелетучем 
(в твердом агрегатном состоянии) растворителях, не удаляемых в про-
цессе производства – баллиститные пороха. 
Структурно-энергетическую основу пироксилиновых ТТ состав-
ляет пироксилин – нитрат целлюлозы, содержащий азота более 12 %. В 
качестве пластификатора используют такие летучие вещества как аце-
тон, смесь этилового спирта и диэтилового эфира, уксусно-этиловый 
эфир и другие соединения, которые как инертные вещества, снижаю-
щие энергетику НЦ, после формования пороховых элементов удаляют-
ся. После удаления пластификатора пироксилиновый порох теряет 
термопластичные свойства. Если наряду с летучим используют труд-
нолетучий (дибутилфталат) или нелетучий (динитротолуол) неудаляе-
мый пластификатор, то порох остается термопластичным. 
Вследствие невысокой химической стойкости пироксилина в со-
став пороха вводят стабилизаторы, которые химически присоединяют 


70 
оксиды азота, выделяющиеся при разложении пороха в процессе хра-
нения, тем самым устраняя автокатализ и удлиняя срок службы заря-
дов. В качестве стабилизаторов химической стойкости используют ди-
фениламин и другие вещества. 
Пироксилиновые пороха с учетом их функционального назначе-
ния могут содержать и другие добавки: 

понижающие гигроскопичность (гидрофобные – дибутилфталат, 
динитротолуол); 

повышающие энергетику (мощные ВВ – гексоген, октоген и др.); 

пламягасящие, уменьшающие дульное пламя (сернокислыйка-
лий и др.); 

флегматизаторы поверхностной скорости горения (камфора и др.). 
Энергетическими характеристиками пироксилиновых порохов 
являются калорийность, составляющая (3-5)·103кДж/кг, и сила пороха, 
достигающая 1300 кДж/кг. Скорости горения пироксилина очень вели-
ки, поэтому основное назначение пироксилиновых порохов – заряды 
ствольных систем. 
Кордитные пороха и ТРТ, как и пироксилиновые, в основе своей 
содержат пироксилин, но в отличии от пироксилиновых порохов для 
пластификации наряду с летучим удаляемым ацетоном применяют 
труднолетучий энергоемкий пластификатор – нитроглицерин, который 
придает составу термопластичность и позволяет формовать крупные 
пороховые заряды. Типичный кордит содержит 50-70 % пироксилина, 
20-40 % нитроглицерина, 2-3 % стабилизаторов и специальных доба-
вок. Кордиты по энергетическим характеристикам превосходят пирок-
силиновые пороха, но широкого применения в оружейной и ракетной 
технике не нашли. 
Баллиститные твердые топлива (БТТ). Основой баллиститных 
твердых топлив является коллоксилиннитрат целлюлозы, содержащий 
азота менее 12 %, обладающий меньшими по сравнению с пироксили-
ном скоростями горения. Типовой состав БТТ содержит: нитроцеллю-
лозы – 50-54 %, нитроглицерина – 27-43 %, динитротолуола – 10-15 %, 
добавок – 2-4 %. 
Коллоксилин – нитрат целлюлозы (N<12 %) по внешнему виду не 
отличается от обычной целлюлозы, имеет белый или слегка желтова-
тый цвет и волокнистое строение. На изготовление зарядов коллокси-
лин подается после предварительного прессования, при этом его плот-
ность составляет 1,50-1,66 г/см
3

Нитраты целлюлозы не растворимы ни в холодной, ни в горячей 
воде, но хорошо растворяются во многих органических растворителях. 


71 
Все нитраты целлюлозы, в том числе и коллоксилин, являются 
бризантными взрывчатыми веществами, способными гореть и детони-
ровать. Температура вспышки НЦ 453-458 К (180-185 

С). Детонация 
НЦ может быть вызвана ударом, прострелом пулей и другими инициа-
торами. Склонность к детонации значительно снижается с увеличени-
ем влажности и при 20 %-ной влажности детонации обычно не насту-
пает.
Вторым основным компонентом БТТ является труднолетучий 
растворитель – пластификатор, выполняющий роль окислителя. Наи-
более часто в качестве ТЛР используется нитроглицерин С
3
Н
5
(ONO
2
)
3

который представляет собой прозрачную, с желтоватым оттенком мас-
лянистую, довольно вязкую жидкость, почти без запаха. С возрастани-
ем температуры до 50

С появляется характерный запах. При застыва-
нии нитроглицерина (НГЦ) возможно образование двух форм: лабиль-
ной с температурой застывания 2,1 

С и стабильной с температурой 
застывания 13,2 

С. 
НГЦ хорошо растворяет нитросоединения ароматического ряда 
(динитротолуол, тринитротолуол и др.) и нитраты целлюлозы (пирок-
силин и коллоксилин). 
НГЦ крайне токсичен при вдыхании паров и попадании на кожу и 
очень взрывоопасен при быстром нагревании, действии удара и тре-
нии. Склонен к детонации в результате световых импульсов и близкого 
грозового разряда. 
НГЦ обладает низкой коррозийной активностью, по применению 
конструкционных материалов ограничений нет. 
Для повышения энергетики в БТТ добавляются ВВ (октоген, гек-
соген и др.) и металлические горючие. 
В состав БТТ также входят стабилизаторы химической стойкости, 
катализаторы и ингибиторы скорости горения, а также различные тех-
нологические добавки. 
Современные БТТ имеют следующие основные характеристики: 

плотность 1,55-1,85 г/см
3


скорость горения 8,0-20,0 мм/с при Р=7,0 МПа, 

показатель ν в законе скорости горения 0,50-0,70, 

удельный импульс 175-250 при Рк/Ра=40/1,0, 

температура продуктов сгорания 2300-3100 К. 
Современные БТТ обладают достаточным запасом физико-
химической стабильности, определяющим гарантийный срок хранения 
и эксплуатации не менее 10 лет. Температурный диапазон хранения и 
боевого применения зарядов БТТ находится в пределах ±50 

С. Балли-
ститы являются термопластичными системами с температурой стекло-


72 
вания около 60 

С. Следовательно, при нормальных условиях они на-
ходятся в стеклообразном состоянии, характеризующимся низким 
уровнем относительной деформации (ε
пр
≤10 %). По этой причине заря-
ды БТТ, как правило, вкладные, не скрепленные с корпусом двигателя. 
Технология формования зарядов определяется реологическими и 
взрывчатыми свойствами топливных составов, а также массогабарит-
ными характеристиками зарядов. Малогабаритные заряды изготавли-
ваются методом прессования, а крупногабаритные – суспензионным 
литьем. 
БТТ имеют достаточно широкую сырьевую и промышленную ба-
зы, применяются в ракетных двигателях РСЗО, ЗУР, ПТУРС, АРС. 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   ...   66




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет