Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №12 - Журнал «Домашняя лаборатория»

сравнением его тяги с тягой стандартных ракетных топлив.

Для использования в ракетных двигателях реактивные составы должны обладать следующими свойствами.

1. Иметь строго определенную скорость горения.

2. В результате их горения должно выделяться максимальное количество газообразных продуктов реакции.

3. При горении должно оставаться минимальное количество твердых шлаков, легко выбрасываемых из сопла образующимися газами.

4. Тепловой эффект реакции должен быть максимален.

5. Температура горения должна быть максимальна.

6. Теплоемкость и степень диссоциации продуктов горения должны быть минимальны.

7. Молекулярный вес продуктов реакции должен быть минимален.

8. Температура конденсации твердых продуктов реакции, находящихся в испаренном состоянии должна быть минимальна.

К сожалению, ни одно из современных ТРТ не удовлетворяет всем приведенным выше требованиям, так как многие их этих требований взаимно противоречивы. Однако в настоящее время известны многие ТРТ удовлетворяющие значительному количеству требований из приведенных, эти ТРТ были получены как чисто опытным путем, так и в результате значительных теоретических исследований. Во многих современных ТРТ, применяемых как в больших баллистических ракетах и ракетах для вывода полезных грузов в открытый космос, так и в сравнительно небольших и малых боевых ракетах, в качестве одного из компонентов горючего применяются порошки металлов, обеспечивающие большие тепловые эффекты реакции окисления, а также значительные температуры реакции вследствие большой молекулярной массы продуктов реакции. Однако вследствие того, что эти продукты являются высокоплавкими и высококипящими веществами, то есть даже при температуре реакции могут находиться в конденсированном виде и не расширяться в сопле двигателя, их количество в ТРТ, обеспечивающее положительный эффект, строго ограничено и не превышает 10…20 %. Существуют ТРТ и совсем не содержащие порошков металлов.

В качестве окислителей ТРТ употребляются в основном нитраты и перхлораты, все они представляют собой кристаллические вещества. Горючие ТРТ (кроме металлов) представляют собой, в основном, эластичные вещества с высокими адгезионными свойствами, обеспечивающими невозможность растрескивания готового заряда ТРТ и прочное прилипание к кристаллам окислителя. Удовлетворительными механическими и адгезионными свойствами обладают синтетические полимерные органические соединения типа каучуков, смол, пластмасс, а также тяжелые нефтепродукты асфальт и битум.

• Каучуки

Натуральные

Бутадиен-стирольные

Полисульфидные

Полиуретановые

• Смолы

Феноло-формальдегидные

Карбамидные

Полиэфирные

Эпоксидные ∙

• Пластмассы

Полиизобутиленовые

Полиметилметакрилатные

Поливинилхлоридные

Полиамидные

Нитроцеллюлозные

Асфальт и битум сохраняют необходимые механические свойства в достаточно узком диапазоне температур, поэтому на практике применяют в основном синтетические продукты, перечисленные выше.

Наибольший тепловой эффект реакции в указанных синтетических веществах при окислении их наиболее распространенным окислителем ПХА дают: каучук натуральный — 960 ккал/кг и смола феноло-формальдегидная — 950 ккал/кг. Остальные вещества имеют тепловой эффект реакции от 935 до 810 ккал/кг.

Заряды твердого ракетного топлива получают смешением порошка окислителя с указанными веществами, проводят деаэрацию смеси, заливают смесь в корпус ракетного двигателя, где она и затвердевает либо под действием введенного в смолу отвердителя или введенного в каучук вулканизатора (с последующей вулканизацией). Пластмассовые горючие обычно пластифицируют, смешивают с окислителем, затем прессуют в готовые формы и высушивают. Применяется и термопластическое прессование смеси веществ.

Вообще изготовление РДТТ очень сложный и трудоемкий процесс, сопряженный с большим риском допущения какой-либо неточности, которая в дальнейшем может привести к взрыву РДТТ в полете ракеты. Для примера укажем, что заливка ТРТ в камеру укороченного варианта американского РДТТ «Эроджет» диаметром 6,6 м с зарядом весом 720 т продолжается более недели, а его полимеризация в залитой камере продолжается не менее 1,5 месяцев.

Приведем рецепты некоторых видов зарубежных ракетных топлив:

1.

Перхлорат калия… 75%

Асфальт…25%

(Снаряжение РДТТ заливкой при повышенной температуре.)

2. «Basucka»

Перхлорат калия…76,28%

Бутадиеновый каучук…2,19%

Касторовое масло…0,9%

Диэтилфталат…0,08%

Технические добавки…0,4%

3. ALT-161 (удельная тяга 186 сек)

Перхлорат калия…76%

Битум…16,8%

Минеральное масло…7,2%

(Заливка при повышенной температуре)

4. М-7 (удельная тяга 200 сек)

Перхлорат калия… 7,8%

Нитроцеллюлоза… 90%

Этилцентралит… 1%

Сажа… 1,2%

(Сажа — катализатор горения, этилцентралит — стабилизатор. Прессование.)

5. NDRC-480

Нитрат натрия…46,6%

Феноло-формальдегидная смола… 5,2%

Пикрат аммония… 46,6%

Минеральное масло… 1,6%

(Прессование.)

6. «Filipps petroleum»

НТА… 83%

Полиуретановый каучук… 10%

Минеральное масло… 2,3%

Диэтилфталат… 1%

(Диэтилфталат — стабилизатор)

7. «Rocret» (удельная тяга 150 сек)

Нитрат натрия… 80%

Тринитротолуол… 18%

Диэтилфталат… 2%

Литье.

8. GCRC—201—6 (удельная тяга 200 сек)

ПХА… 80%

Полисульфидный каучук… 20%

9. «Aisit»

ПХА… 80,1%

Поливинилхлорид… 8,6%

Синтетическое масло…10,5%

Бариевые мыла… 0,5%

Сажа… 0,05%

Технологические добавки… 0,25%

10.

Перхлорат лития… 84%

Бутадиен-стирольный каучук… 16%

В ракетном моделировании применяется достаточно интересное реактивное топливо, называемое «карамельным». Название происходит от процесса приготовления топлива, заключающегося в осторожном расплавлении свекловичного сахара и аккуратном внесении в расплав соответствующего количества калиевой селитры. Способ приготовления такого топлива радикально отличается от способов смешения других пиросоставов, так как температура плавления сахара близка к температуре самовоспламенения готовой смеси, такой способ смешения никогда не применяется при изготовлении пиросмесей в промышленных масштабах. При крайней опасности приготовления карамельного топлива, оно отличается значительной гомогенностью и, соответственно, большой скоростью горения. Такое топливо удобно для снаряжения небольших двигателей методом заливки расплава в камеру сгорания.

Рецепт топлива:

Нитрат калия… 60%

Свекловичный сахар… 40%

Температура горения топлива… 1427 °C.

ИМИТАЦИОННЫЕ СОСТАВЫ (ЗВУКОВЫЕ)

Имитационные составы предназначаются для снаряжения ими различных учебных пиротехнических изделий, при действии которых должен создаваться внешний эффект, близкий к эффекту настоящих боевых боеприпасов. Назначение некоторых изделий — имитация эффекта, получающегося при разрыве фугасных снарядов, мин.

Для получения сильного звукового эффекта имитационные изделия снаряжаются зерненым черным порохом или смесью перхлората калия с алюминиевой пудрой. Используется состав из 70 % перхлората калия и 30 % алюминия, близкий по свойствам к составам фотосмесей. Такой состав взятый в порошкообразном состоянии, при воздействии на него обычным тепловым импульсом сгорает почти мгновенно с сильным звуковым эффектом и световой вспышкой, выделяя при этом значительное количество белого дыма.

Имитационный состав, пригодный для снаряжения малогабаритных изделий состоит из 57 % хлората калия и 43 % желтой кровяной соли, этот состав является достаточно чувствительным поэтому может быть изготовлен только в небольших количествах. Действие его чрезвычайно сильное, скорость горения настолько высока, что даже подожженный без какой бы то ни было оболочки дает значительный звук. Все имитационные составы должны применяться только в легких оболочках из непрочных и легких материалов