97
ливо, обеспечивающее формование зарядов. В таблице 4.9 показаны химические и
энергетические свойства типичных двухосновных топлив.
Нитроцеллюлоза и нитроглицерин имеют кислород в виде групп –O–NO
2
,
которые связаны с органической основой (например, целлюлозой), из которой они
получены. Физико-химические свойства двухосновных топлив, такие как плот-
ность энергии, механические свойства и химическая стабильность, зависят от со-
отношения в составе нитроцеллюлозы, нитроглицерина, стабилизаторов, пласти-
фикаторов и катализаторов. Хотя плотность энергии увеличивается с повышением
доли нитроглицерина, однако механические свойства
при этом ухудшаются и хи-
мическая стабильность уменьшается.
Для формования зарядов из двухосновного топлива, применяемых для ракет
и орудий, используются два типа технологических процессов: (1) метод экструзии
с использованием внешнего механического пресса; (2) метод заливки с использо-
ванием мелко измельченных порошков нитроцеллюлозы или порошков на базе
нитроцеллюлозы и нитроглицерина. Метод экструзии (прессования) используется
для формования небольших зарядов (< 0,1 кг), например, для орудий, стрелкового
оружия и пиротехнических средств. Метод заливки используется для больших за-
рядов (> 1 кг), например, для стартовых и маршевых двигателей ракет. Удельный
импульс I
sp
двухосновного топлива, состоящего из нитроцеллюлозы и нитрогли-
церина, представлен на рис. 4.12 как функция массовой доли нитроглицерина –
ξ (НГл). Если ξ (НГл) = 1,0, то теоретический максимальный удельный импульс I
sp
составляет 247 с при 10 МПа при горении при идеальном процессе расширения
0,1 МПа. Однако нитроглицерин при комнатной температуре является жидкостью
и очень чувствителен к механическому воздействию. Практические двухосновные
топлива обычно получают с использованием пластификаторов и/или стабилизато-
ров, смешанных с нитроглицерином. Так как нитроглицерин является детони-
рующим взрывчатым веществом, то ξ (НГл
) составляет менее 0,5 для обычных
двухосновных топлив. Кроме того, различные типы химических веществ, такие
как катализаторы скорости горения, модификаторы и антистарители, добавляются
к смесям НЦ – НГл, чтобы получить отличные механические свойства при высо-
ких и низких окружающих температурах и улучшить характеристики скорости
горения.
Механические свойства и чувствительность к удару двухосновных топлив
сильно зависят от соотношения НЦ и НГл. Хотя удельный импульс двухосновных
топлив увеличивается с увеличением содержания нитроглицерина, однако меха-
ническая прочность топлива уменьшается. Становится трудно сохранять форму
заряда, когда ξ (НГл) приближается к 0,6 при комнатной температуре. Когда
ξ (НГл) становятся менее 0,4, деформационные свойства двухосновных топлив
ухудшаются. Поэтому двухосновные топлива должны содержать
десенсибилиза-
торы, стабилизаторы и химические вещества для улучшения механических
свойств. Для улучшения механических свойств вводятся пластификаторы и ста-
билизаторы, такие как дибутилфталат (ДБФ: C
16
H
22
O
4
), триацетин (ТАЦ:
C
9
H
14
O
6
), этилцентралит (ЭЦ: СO {N (C
6
H
5
)(C
2
H
5
)}
2
) или диэтилфталат (C
12
H
14
O
4
).
Типичные химические составы и термохимические свойства топлив на ос-
нове НЦ – НГл приведены в таблице 4.9.