Кубота Н. Твердые ракетные топлива и взрывчатые вещества

Подождите немного. Документ загружается.

321

10.5.2 Окислы металлов

В качестве окислителей пиролантов используются несколько типов окислов

металлов. Окись металла может окислять металл, если химический потенциал по-

лучаемой окиси металла ниже, чем потенциал исходной окиси. Газообразных

продуктов реакции не образуется, если частицы металлов окисляются окислами

металлов в закрытой системе и происходит весьма малое увеличение давления,

так как реагирующие вещества и

продукты являются твердыми веществами. Ти-

пичными окислами металлов являются MnO

, Fe

, CaO, CuO, ZnO и Pb

Если воспламеняется смесь порошка Fe

и порошка Al, то происходит са-

моподдерживающаяся экзотермическая реакция в соответствии с реакцией:

+ 2Al → 2Fe + Al

Эта реакция используется для получения расплавленного железа из окиси

железа. Fe

выступает в роли окислителя Al. Тепло, получаемое в этой реакции,

выделяется в безгазовое пространство и давление остается неизменным.

Если воспламеняется смесь порошка Fe

и порошка Zr, то Fe

действу-

ет в качестве окислителя циркония, подобно окислению алюминия. Эта реакция

является экзотермической, без образования газообразных продуктов и выражается

как:

+ 3/2Zr → 2Fe + 3/2ZrO

Так как окисление Zr и Al Fe

происходит тогда, когда смеси нагревают-

ся до температуры выше 1500 К, то их смеси являются безопасными материалами.

используется в качестве окислителя циркония и бора в соответствии с реак-

циями:

+ 2Zr → 3Pb + 2 ZrO

+ 8/3B → 3Pb + 4/3B

10.5.3 Сульфиды металлов

Когда воспламеняется смесь порошка FeS

и порошка лития, то происходит

самоподдерживающаяся экзотермическая реакция согласно уравнению:

FeS

+ 2Li → FeS + Li

Эта реакция подобна реакции между порошком Fe

и порошком Li. Так

как эта реакция является безгазовой экзотермической реакцией, то значительное

количество тепла генерируется в закрытой системе в условиях постоянного дав-

ления.

10.5.4 Соединения фтора

Хотя вещества, содержащие атомы фтора, могут действовать как окислите-

ли, большинство фторсодержащих соединений являются газами или жидкостями

при окружающей температуре и, следовательно, не могут быть использованы в

качестве окислителей пиролантов. Однако некоторые твердые соединения фтора

используются в качестве окислителей энергетических пиролантов.

322

Гексафторид серы SF

является кристаллическим веществом и может дейст-

вовать как окислитель металлических горючих. Так как атомы серы и фтора яв-

ляются окисляющими компонентами, окислительный потенциал SF

довольно

высокий. Смеси SF

и Li выделяют значительное количество тепла по реакции:

+ 8 Li → 6LiF+ Li

Политетрафторэтилен (Tf) является полимерным фторсоединением, которое

состоит из фрагментов –С

– с массовой долей фтора 0,75 [11]. Политетрафторэ-

тилен нерастворим в воде и его удельный вес составляет 3550-4200 кг/м

в грану-

лированном виде. Политетрафторэтилен плавится при температуре приблизи-

тельно 600 К и разлагается термически при температуре 623 К с получением фто-

ристого водорода (HF). Температура самовоспламенения на воздухе находится в

диапазоне 800-940 К. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) действует как окислитель

при смешении с металлами и генерирует твердый углерод в качестве продукта ре-

акции. ПТФЭ известен

под коммерческим названием "Тефлон" [11].

Подобно ПТФЭ, полимер винилиденфторида с гексафторпропаном (Vt-

Вайтон) является полимерным фторсоединением; его молекулярная структура со-

стоит из фрагментов C

3,5

6,5

[12]. Вайтон действует как окислитель при смеше-

нии с металлами. Химический потенциал Вайтона ниже, чем потенциал ПТФЭ,

что обусловлено более низкой массовой долей атомов фтора. Название этого со-

полимера было предложено компанией Дюпонт [12].

Вайтон нерастворим в воде, и его удельный вес колеблется в диапазоне

1770-1860 кг/м

в гранулированном виде. Его температура вспышки выше 477 К.

Если Вайтон нагревается до температуры выше 590 К, при этом образуется фто-

ристый водород и полимер воспламеняется. Если Вайтон воспламеняется на воз-

духе, то образуется фтористый водород, карбонилфторид, моноокись углерода и

низкомолекулярные фторуглероды.

10.6 Компоненты горючего

Выбор компонентов горючего для смешения с компонентами окислителя

также является важной проблемой при разработке пиролантов для различных

применений. Частицы металлов используются в качестве компонентов горючего

для разработки небольших пиротехнических зарядов, применяемых в качестве

воспламенителей, трассеров, фейерверков. Частицы металлоидов, таких как бор и

углерод, используются для разработки энергетических пиролантов, а полимерные

материалы

– в качестве горючих компонентов для разработки большеразмерных

пиротехнических зарядов, таких как газогенераторы и обогащенные горючим

твердые топлива.

10.6.1 Металлические горючие

Металлы используются в качестве энергетических компонентов горючего

пиролантов в форме частиц. Большинство частиц металлов смешивается с компо-

нентами окислителя, такими как кристаллические частицы или фторсодержащие

полимеры. Некоторые металлы реагируют с газообразными фрагментами окисли-

323

теля, хотя другие реагируют с расплавленными фрагментами окислителя. Как по-

казано в таблице 10.5, Li, Be, Na, Mg, Al, Ti, Fe, Cu и Zr являются типичными ме-

таллами, которые генерируют большое количество тепла при окислении. Так как

окисление происходит на поверхности каждой частицы металла, то общая пло-

щадь поверхности частиц является преобладающим фактором относительно ско-

ростей горения.

Литий (Li), серебристо-белого цвета

мягкий металл, является самым легким

из всех металлов, окисляется атмосферным азотом, образуя Li

N. Хотя литий пла-

вится при 453,7 К, однако его температура кипения намного выше и составляет

1620 К. Образуется сильно фиолетовое пламя, если Li горит в воздухе. Его стан-

дартный потенциал составляет около 3,5 вольт, и относительно сильный электри-

ческий ток образуется при использовании лития в батареях.

Бериллий (Be) является хрупким веществом серого цвета. Бериллий горит

на воздухе, образуя BeO и Be

и выделяя большое количество тепла при горе-

нии. Однако бериллий и его соединения, как известно, являются высокотоксич-

ными.

Натрий (Na) – мягкий металл серебристого цвета, самый легкий после лития

и калия. Натрий реагирует весьма интенсивно и экзотермически с водой по реак-

ции:

Na + H

O → NaOH + 1/2H

Натрий горит на воздухе при нагреве его выше температуры плавления

371 К в соответствии с уравнением реакции:

2Na + O

→ Na

Если натрий реагирует с кислородом при высоких давлении и температуре,

то Na

разлагается, образуя Na

O. Светящееся желтое пламя образуется при на-

греве натрия в пламени в результате эмиссии характеристической D-линии при

588,997 и 589,593 нм.

Магний (Mg) – серебристый мягкий металл, основной компонент магние-

вых сплавов, которые используются для строительства самолетов и других носи-

телей. Магний горит на воздухе, создавая яркий белый свет, и поэтому частицы

магния используются в

качестве ингредиентов пиролантов. Магний реагирует с

азотом, образуя Mg

в соответствии с реакцией:

3Mg + N

→ Mg

Он также реагирует с F

, Cl

, Br

, образуя MgF

, MgCl

и MgBr

, соответст-

венно. Эти реакции являются экзотермическими. Магний также экзотермически

окисляется СО

, образуя MgO и углерод в соответствии с реакцией:

2Mg + CO

→ 2MgO + C

Алюминий (Al) является легким и мягким металлом серебристого цвета, ис-

пользуемым в качестве основного компонента алюминиевых сплавов, которые

находят применение в конструкциях самолетов и носителей, подобно сплавам

магния. Однако алюминий известен как легко горючий материал. Поэтому части-

цы алюминия используются в качестве основных компонентов горючего для пи-

324

ролантов. Частицы алюминия смешиваются с частицами перхлората аммония и

полимерными материалами, образуя твердые ракетные топлива и ВВ подводного

применения. Реакция между алюминиевым порошком и окисью железа известна

как высокотемпературная безгазовая реакция и описывается уравнением реакции:

2Al + Fe

→ Al

+ 2Fe

Окись железа действует как окислитель, а алюминий выполняет функции

горючего. Эта реакция является сильно экзотермической и используется при

сварке конструкций в гражданском строительстве.

Титан (Ti) – основной компонент титановых сплавов, которые используются

в качестве теплостойких легких материалов при строительстве самолетов и ракет.

Хотя титан является также кислостойким металлом, однако он горит на

воздухе

при нагреве выше 1500 К. TiCl

является жидкостью, используемой для получе-

ния окрашенного дыма в воздухе.

Железо (Fe) является наиболее широко используемым металлом для раз-

личных целей. Хотя железо окисляется очень медленно на воздухе с образовани-

ем окислов железа, однако реакция резко ускоряется с увеличением температуры.

Порошок железа используется для получения тепла в различных применениях,

включая фейерверки.

Медь (Cu) – ярко коричневатый металл. Если порошок меди или проволоки

нагревается в высокотемпературном пламени, то наблюдается её голубоватая

эмиссия. Поэтому частицы меди широко используются в качестве компонента

воздушных оболочек фейерверков.

Цирконий (Zr) является металлом серебристого цвета с высокой плотностью

(6505 кг/м

). Аморфный порошок циркония, получаемый восстановлением окиси

циркония, черный по цвету. Частицы циркония по сравнению с другими порош-

ками металлов легко воспламеняются за счет статического электричества. Поро-

шок циркония горит очень быстро на воздухе и генерирует значительное тепло и

эмиссию яркого света, если температура повышается выше 1500 К. Воспламени-

тели, используемые для

ракетных твердых топлив, изготавливаются из смесей по-

рошка циркония и кристаллических окислителей. Высокотемпературные частицы

ZrO

диспергируются на поверхности твердого топлива для обеспечения воспла-

менения по способу горячих точек.

10.6.2 Неметаллические твердые горючие

Как показано в таблице 10.5, неметаллические горючие, используемые в ка-

честве ингредиентов пиролантов, представляют собой бор, углерод, кремний,

фосфор и серу. Подобно частицам металла, неметаллические частицы окисляются

на их поверхности, и удаление окисленных фрагментов является стадией, контро-

лирующей скорость горения.

10.6.2.1 Бор

Бор (В) является темно-серым неметаллом, который имеет самую твердую

структуру после алмаза. Бор химически стабилен и с трудом окисляется. Бор су-

ществует в двух структурных состояниях: кристаллическом и аморфном, физико-

325

химические свойства этих форм различны. Кристаллический бор имеет плотность

2340 кг/м

, температуру плавления 2573 К, температуру кипения 3931 К. Частицы

бора горят в кислороде при нагреве выше 1500 К, образуя В

, а также в азоте

при температуре выше 2000 К, образуя BN. Теплота сгорания бора при образова-

нии В

составляет 18,27 кДж/кг, объемная теплота реакции 42,7 МДж/м

, кото-

рая является самой высокой из всех элементов. Поэтому частицы бора использу-

ются в качестве ценного горючего компонента для твердотопливных прямоточ-

ных двигателей. Тем не менее, горение частиц бора затруднено, потому что слой

окиси, образующейся на поверхности горения, препятствует самоподдерживаю-

щемуся окислению вовнутрь частиц. Температура кипения окиси бора составляет

2133 К

Бор является важным ингредиентом пиролантов. Смесь частиц бора и нит-

рата калия образует пиролант, который используется в качестве воспламенителя

для ракетных двигателей. Стехиометрическая смесь В и KNO

реагирует следую-

щим образом:

10B + 6KNO

→ 5B

+ 3K

O + 3N

Однако в отличие от газофазных реакций частицы бора окисляются на их

поверхности, так что некоторое количество непрореагировавшего бора остается

после горения. Значительное различие между бором и алюминием заключается в

том, что количество кислорода (О

), необходимого для получения окиси бора, со-

ставляет 2,22 кг [O

]/кг [B], в то время как количество кислорода, требуемого для

получения окиси алюминия, составляет только 0,89 кг [O

]/кг [Al]. Так как коли-

чество кислорода, необходимого для горения частиц бора, приблизительно в 2,5

раза больше, чем нужно для горения частиц алюминия, частицы бора более бла-

гоприятно используются в качестве компонентов горючего в прямоточном воз-

душно-реактивном двигателе, который забирает воздух из атмосферы, а не из

компонентов ракетных топлив.

10.6.2.2 Углерод

Углерод (С) является уникальным материалом, используемым для различ-

ных целей в пиролантах. Имеется несколько структурных форм углерода, а имен-

но, алмаз, графит, фуллерен (С

) и аморфный углерод. Отдельная ячейка струк-

туры алмаза содержит трехмерную четырехгранную группировку ковалентных

связей, включающую четыре внешних орбиты электронов. Поэтому алмаз являет-

ся монокристаллическим материалом, плотность которого 3513 кг/м

является са-

мой высокой среди аллотропных модификаций углерода, температура его плавле-

ния составляет 3820 К. Твердость алмаза – самая высокая среди всех других мате-

риалов. Единичная ячейка структуры графита содержит двухмерную гексагональ-

ную структуру, состоящую из ковалентных связей трех внешних орбит электро-

нов. Температура газификации графита составляет 5100 К, а его плотность равна

2260 кг/м

. Так как плотность алмаза выше, чем плотность аморфного углерода

или графита, то очень мелкие частицы алмаза, изготовленные в промышленных

целях, также используются в качестве горючих компонентов пиролантов.

326

Фуллерен состоит из сферических структурных элементов С

с пентаго-

нальным и гексагональным расположением атомов углерода на поверхности сфе-

ры. Плотность С

выше, чем плотность графита. Частицы углерода молекулярно-

го размера, такие как нанотрубки и nanohorn углерода изготавливаются искусст-

венно для различных целей.

Аморфный углерод включает различные комбинации атомов углерода. Дре-

весный уголь содержит большое число мелких пор и общая площадь поверхности

в пределах структуры составляет приблизительно 1-3 м

/мг. Эта площадь поверх-

ности играет значительную роль в качестве каталитической поверхности в раз-

личных химических реакциях. Хорошо известно, что скорость горения черного

пороха довольно велика из-за большой площади поверхности углеродной струк-

туры.

10.6.2.3 Кремний

Кремний (Si) образует кремнийорганические полимеры, подобные углево-

дородным полимерам. Хотя теплота реакции и плотность кремния выше, чем у

углерода, однако температура воспламенения кремния намного выше, чем у угле-

рода.

10.6.2.4 Сера

Имеются несколько типов кристаллической серы. Сера является важным

окисляющим компонентом черного (дымного) пороха. Металлы реагируют с се-

рой, образуя различные типы сульфидов, таких как FeS, FeS

, ZnS, CdS, Li

10.6.3 Полимерные горючие

Полимерные материалы, используемые в качестве компонентов горючего

пиролантов, классифицируются на два типа: активные и инертные полимеры. Ти-

пичными активными полимерами являются нитрополимеры, состоящие из нитро-

эфиров, содержащих углеводородные и окисляющие структуры, и азидные поли-

меры, содержащие азидные химические связи. Углеводородные полимеры, такие

как полибутадиен и полиуретан, являются инертными полимерами. Когда актив

ные и инертные полимеры смешиваются с кристаллическими окислителями, то

образуются полимерные пироланты.

10.6.3.1 Нитрополимеры

Нитроцеллюлоза (НЦ) является нитрополимером, состоящим из углеводо-

родной структуры со связями –O–NO

. Углеводородная структура действует в ка-

честве горючего компонента, а –O–NO

связи – в качестве окислителя. Так как

физическая структура НЦ имеет мелкую волокнообразную природу, то она адсор-

бирует жидкий нитроглицерин, образуя желатинизированный энергетический ма-

териал. Хотя НЦ является обогащенным горючим материалом, однако включение

нитроглицерина, который содержит высокую мольную долю групп –O–NO

, по-

зволяет получить стехиометрически сбалансированный энергетический материал.

Полученная желатинизированная смесь НЦ-НГл хорошо известна как двухоснов-

ное твердое топливо, используемое в ракетах и в артиллерии. Физико-химические

327

свойства, такие как температура горения, скорость горения, чувствительность к

давлению и температурная чувствительность, а также механические свойства этих

материалов могут варьироваться изменением соотношения НЦ-НГл в смеси, до-

бавлением химических стабилизаторов или катализаторов скорости горения, что-

бы сформировать пироланты, используемые в газогенераторах или бездымных

воспламенителях. Триметилолэтантринитрат (TMETN) и триэтиленгликольди-

нитрат являются жидкими

нитроэфирами, содержащими –O–NO

группы, подоб-

но нитроглицерину. Смесь НЦ-ТМЭТН и НЦ-ТЭГДН образуют полимерные пи-

роланты.

10.6.3.2 Полимерные азиды

Азидные полимеры содержат группы –N

в их молекулярной структуре и

горят сами, производя тепло и азот. Энергетические азидные полимеры горят

очень быстро без какой-либо реакции окисления с помощью атомов кислорода.

ГАП, БАМО, АММО являются типичными энергетическими азидополимерами.

Соответствующие мономеры поперечно сшиваются и сополимеризуются с други-

ми полимерными материалами, чтобы получить оптимальные свойства, такие как

вязкость, механические прочность и деформация, температурные чувствительно-

сти. Физико-химические свойства ГАП и сополимеров ГАП описаны в разделе

4.2.4.

10.6.3.3 Углеводородные полимеры

Углеводородные полимеры используются не только как компоненты горю-

чего, но также в качестве связующих кристаллических окислителей и металличе-

ских порошков в составах пиролантов, подобных смесевым твердым топливам и

пластичным ВВ (РВХ). Имеется много типов углеводородных полимеров, физико-

химические свойства которых зависят от их молекулярных структур. Вязкость,

молекулярная масса и функциональность полимеров

используются в качестве ос-

новных параметров, которые определяют механические свойства пиролантов. В

общем, высокая механическая прочность при высоких температурах и высокие

деформации при низких температурах необходимы при проектировании пиролан-

тов. Химические свойства углеводородных полимеров определяют механические

характеристики пиролантов.

Типичными примерами углеводородных полимеров являются гидроксилсо-

держащий полибутадиен (НТРВ), карбоксилсодержащий полибутадиен (СТРВ),

гидроксилсодержащий простой полиэфир (НТРЕ), гидроксилсодержащий слож-

ный полиэфир (НТРS), гидроксилсодержащий полиацетилен (НТРА). Физико-

химические свойства различных типов углеводородных полимеров описаны в

разделе 4.2.3.

10.7 Азиды металлов

Азиды, которые характеризуются группой –N

, являются энергетическими

материалами, которые производят тепло и газообразный азот при разложении.

Типичными азидами металлов являются азид свинца Pb(N

)

, азид натрия NaN

азид серебра AgN

. Азид свинца весьма склонен к детонации при трении, механи-

328

ческом ударе и при воздействии искр. Он используется, чтобы инициировать вос-

пламенение различных типов пиролантов и также применяется в качестве капсю-

лей-детонаторов для детонирующих ВВ. Его температура воспламенения состав-

ляет 600 К и его скорость детонации составляет приблизительно 500 м/с. Теплота

образования азида свинца составляет 1,63 МДж/кг, а плотность 4800 кг/м

. Физи-

ко-химические свойства азида серебра подобны свойствам азида свинца. Допол-

нительно азид серебра является чувствительным к свету. Температура воспламе-

нения его составляет около 5400 К, плотность 5100 кг/м

Азид натрия не чувствителен так, как азид свинца и азид серебра к трению и

механическому удару. Так как азид натрия реагирует с окислами металлов, то об-

разуется газообразный азот, и поэтому смеси азида натрия и окислов металлов

используются в качестве пиролантов в газогенераторах. Однако азид натрия реа-

гирует с медью

и серебром с образованием соответствующих азидов, оба из кото-

рых являются детонирующими пиролантами.

Ссылки

1. Mayer, R., Explosives, Verlag Chemie, Weinheim, 1977.

2. Sarner, S.F., Propellant Chemistry, Reinhold Publishing Co., New York, 1966.

3. Japan Explosives Society, Energetic Materials Handbook, Kyoritsu Shuppan, To-

kyo, 1999.

4. Kosanke, K. L., and Kosanke, B. J., Pyrotechnic Ignition and Propagation: A., Re-

view, Pyrotechnic Chemistry, Journal of Pyrotechnics, Inc., Whitewater, CO, 2004,

Chapter 4.

5. Kosanke, K.L., and Kosanke, B. J., Control of Pyrotechnic Burn Rate, Journal of

Pyrotechnics, Inc., Whitewater, CO, 2004, Chapter 5.

6. Urbanski, T., Black Powder Chemistry and Technology of Explosives, Vol. 3, Per-

gamon Press, New York, 1967.

7. Merzhonov, A.G., and Abramov, V.G., Thermal Explosion of Explosives and Pro-

pellants, A., Review, Propellants and Explosives, Vol. 6, 1981, pp.130-148.

8. Comkling, J.A., Chemistry of Pyrotechnics, Marcel Dekker, 1985.

9. Kubota, N., Propellant Chemistry, Pyrotechnic Chemistry, Journal of Pyrotechnics,

Inc., Whitewater, CO, 2004, Chapter 11.

10. Propellant Committee, Propellant Handbook, Japan Explosives Society, Tokyo,

2005.

11. Algoflon F5, Material Safety Data Sheet, Ausimont USA, Inc.

12. Viton Free Flow, Material Safety Data Sheet, VIT027, Du Pont Company.

329

Гл а в а 11

Распространение горения в пиролантах

11.1 Физико-химические структуры волн горения

11.1.1 Термическое разложение и процесс высвобождения тепла

Многочисленные экспериментальные исследования были выполнены по

оценке характеристик скорости горения твердых ракетных топлив и пиролантов

[1-14]. Теплоты реакций энергетических материалов оцениваются путем измере-

ний, получаемых с использованием манометрических бомб (бомб для горения),

где измеряемые величины зависят не только от химических компонентов, но так-

же от способа горения в бомбах. Кроме того,

скорость горения зависит от соот-

ношения компонентов окислителя и горючего и размера частиц кристаллического

окислителя. В общем, скорость горения энергетического материала увеличивается

или уменьшается при добавлении небольшого количества катализатора [1].

Тепло, получаемое при реакции пироланта, зависит от различных физико-

химических свойств, таких как химическая природа окислителя и горючего, соот-

ношений, в которых

они смешаны, их физических форм и размеров. Металличе-

ские частицы широко используются в качестве компонентов горючего в пиролан-

тах. Если металлическая частица окисляется газообразными фрагментами окисли-

теля, то образуется окисный слой, который покрывает частицу. Если температура

плавления окисного слоя выше, чем температура плавления металлической час-

тицы, то слой окиси металла

препятствует дальнейшему поступлению фрагментов

окислителя к металлу и поэтому окисление остается незавершенным. Если, одна-

ко, температура плавления окисленного слоя ниже, чем температура плавления

металла, то слой окиси легко удаляется, и реакция окисления может продолжать-

ся.

Пироланты, состоящие из полимерных материалов и кристаллических окис-

лителей, генерируют газообразные продукты относительно низкой молекулярной

массы

, как и в случае твердых топлив. Полимерные материалы разлагаются, что-

бы генерировать газообразные фрагменты горючего, которое реагирует с газооб-

разными фрагментами окислителя, образующимися при разложении частиц кри-

сталлического окислителя. Диффузионные пламенные оболочки появляются во-

круг каждой частицы окислителя, и конечные продукты сгорания образуются на

значительном расстоянии от поверхности пироланта.

Если

частицы окислов металлов используются в качестве окислителей, то в

этом случае частицы металлов используются как компоненты горючего. Так как

330

температура плавления и температура газификации частиц окислов металлов

очень высокие, то реакция окисления происходит только тогда, когда частицы ме-

талла плавятся и имеется достаточная контактная поверхность, окружающая каж-

дую частицу окисла металла. Так как реакция между металлом и окислом металла

является безгазовой, то не происходит связанного с горением повышения давле-

ния

в закрытой камере.

Чтобы воспламенить пироланты, используются различные типы системы

воспламенения: электронагрев, лазерный нагрев, конвективный нагрев с исполь-

зованием потока горячего газа и кондуктивный нагрев от горячего материала.

Сразу после воспламенения тепло, выделяющееся на поверхности воспламенения

пироланта, передается в его объем. Это тепло служит для увеличения температу-

ры внутренней части

пироланта. Зона нагреваемой поверхности плавится и/или

газифицируется и происходит реакция с образованием конечных продуктов сго-

рания. Этот последовательный физико-химический процесс продолжается до тех

пор, пока пиролант полностью не израсходуется.

11.1.2 Гомогенные пироланты

Гомогенные пироланты состоят из гомогенных материалов, которые содер-

жат окислитель и фрагменты горючего в их молекулярных структурах. Если го-

могенный пиролант нагревается выше его температуры разложения, то образуют-

ся реакционноспособный окислитель и фрагменты горючего, которые реагируют

друг с другом, производя высокотемпературные продукты сгорания. Нитроцел-

люлоза (НЦ) является гомогенным пиролантом, состоящим из

углеводородных

фрагментов и фрагментов окислителя в виде групп –О–NO

. Нитроцеллюлоза

производит NO

как компонент окислителя и альдегиды в качестве горючего ком-

понента путем разрыва связей в группе –О–NO

в молекулярной структуре. Нит-

роцеллюлоза смешивается с жидкими нитроэфирами, такими как нитроглицерин

и ТМЭТН, с образованием желатинизированных гомогенных пиролантов, подоб-

ных двухосновным топливам. Молекулы NO

реагируют с углеводородными

фрагментами с выделением тепла и продуктов сгорания. Характеристики скоро-

сти горения и структура волны горения этого класса пиролантов описаны в гла-

ве 6.

Азидные полимеры, такие как ГАП и БАМО, также являются гомогенными

пиролантами, состоящими из углеводородных фрагментов и азидных групп –N

Когда азидные полимеры нагреваются, тепло высвобождается при разрыве связи

–N

без окисления [15, 16]. Оставшиеся углеводородные фрагменты разлагаются

за счет нагрева и производят газообразные продукты. Характеристики скорости

горения и структура волны горения азидополимеров описаны в главе 5.

11.1.3 Гетерогенные пироланты

Энергетические кристаллы, такие как перхлорат аммония (ПХА), перхлорат

калия (ПХК), нитрат калия (KNO

), нитрат аммония (НА), являются типичными

окислителями, используемыми для получения гетерогенных пиролантов. Если эти

кристаллические окислители смешиваются с углеводородными полимерами, та-

кими как НТРВ, НТРU, то образуются гетерогенные пироланты. Если эти пиро-