книги / Химическая физика энергонасыщенных материалов

Перечисленные отличия могут приводить к отклонениям ре­ альных (действительных) параметров и характеристик РД от иде­ альных. Например, потери удельного импульса из-за рассеяния в со­ плах современных РД составляют от 1 до 1,5 %, из-за трения - от 1 до 3 % и т.п.

Несмотря на вышеуказанные отклонения от идеальности, тер­ модинамический расчет является мощным инструментом исследо­ вания процесса горения, без которого в настоящее время немыслимо создание новых рецептур порохов и ТРТ. В термодинамическом расчете можно определить следующие характеристики равновесия: состав продуктов горения, их температуру, удельный объем, энталь­ пию, энтропию, среднюю молярную массу, удельную теплоемкость при постоянном давлении, показатель адиабаты к = Cp/cv, удельную газовую постоянную R и др. Знание данных характеристик позволя­ ет проводить предварительную оценку свойств проектируемого топлива или пороха (до постановки эксперимента на опытных со­ ставах).

7.3. Термодинамическое проектирование порохов и ТРТ

Одним из основных направлений повышения тактико-техниче­ ских характеристик ракетного и артиллерийского оружия является создание твердых ракетных топлив и артиллерийских порохов с по­ вышенными энергетическими характеристиками. Повышение значе­ ний силы порохов и удельного импульса ракетных топлив возможно за счет использования в их составах новых, более эффективных ком­ понентов, обладающих повышенными энергетическими характери­ стиками с одновременной оптимизацией составов порохов и топлив.

Основными этапами разработки новых рецептур порохов и то­ плив являются следующие:

1)разработка технических требований к порохам и ТРТ;

2)выбор компонентов, способных обеспечить выполнение тех­ нических требований.

3)термодинамическое проектирование порохов и ТРТ;

4)выбор базовой рецептуры;

5)изготовление опытных образцов и исследование их свойств;

6)корректировка состава с учетом результатов исследований;

7)изготовление укрупненного образца и исследование ком­ плекса его свойств. При необходимости производится корректиров­ ка состава;

8)изготовление опытных партий и изучение свойств в соответ­ ствии с нормативными документами;

9)паспортизация.

Третий этап разработки порохов и ТРТ проводится при помощи термодинамического расчета композиций из выбранных на втором этапе компонентов. Порядок проведения работы термодинамическо­ го проектирования пороха следующий:

1. На основе заданных энергетических характеристик проекти­ руемого пороха или ТРТ выбрать основные и вспомогательные ком­ поненты, исходя из их назначения. Скомпоновать базовый состав проектируемого топлива.

2.Варьируя содержание компонентов на каждом шаге оценить при помощи термодинамического расчета энергетические характе­ ристики ЭКМ.

3.На основании анализа полученных результатов сформулиро­ вать конечный состав ЭКМ и определить его характеристики.

Вкачестве примера рассмотрим результаты термодинамическо­ го расчета стандартного термодинамического удельного импульса J (ра = р„ = 1 кг/см) смесевой рецептурной композиции «алюминий +

+перхлорат аммония + полибутадиеновый каучук СКД-КТР», пред­ ставленных на рис. 34 в косоугольной системе координат в плоско­ сти треугольника Гиббса в виде изолиний (величина импульса 235, 245 и 250 с).

Термодинамический максимум удельного импульса этой ком­ позиции равен 251,5 с при содержании перхлората аммония 67,6 %, каучука - 11,3 %, алюминия - 21,1 %; при этом рассчитанные значе­ ния плотности топлива составили 1,83 г/см3 и температура его горе­ ния - 3637 К.

Рис. 34. Удельный импульс тройной системы «алюминий + перхлорат аммония + полибутадиеновый каучук СКД-КТР»

Оптимальный химический состав реальных топлив, как прави­ ло, не соответствует термодинамическому экстремуму по удельному импульсу, так как вводятся ограничения по величине минимальной объемной доли связующего, обеспечивающей требуемые физико­ механические характеристики топлива. Кроме того, топливо должно удовлетворять комплексу свойств по эксплуатационной безопасно­ сти зарядов, по безопасности их производства, по стойкости заря­ дов к ударно-волновым и тепловым воздействиям, радиационным излучениям, требованиям по гарантийным срокам хранения и ряду других.

Выбор оптимального химического состава топлива проводится с учетом этих требований, являющихся ограничениями в оптимиза­ ционной задаче проектирования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Физика взрыва: в 2 т. / под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, испр. - T. 1. - М.: Физматлит, 2004. - 832 с.

2.Физика взрыва: в 2 т. / под ред. Л. П. Орленко. - Изд. 3-е, испр. - Т. 2. - М.: Физматлит, 2004. - 656 с.

3.Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатг, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. - М.: Наука, 1980.-478 с.

4.Косточко А.В., Казбан Б.М. Пороха, ракетные твердые топ­ лива и их свойства: учеб, пособие. - М.: ИНФРА-М, 2014. - 399 с.

5.Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. - М.: Машино­ строение, 1972. - 208 с.

6.Энергетические конденсированные системы: крат, энцикл. словарь / под ред. Б.П. Жукова. - 2-е изд., испр. - М.: Янус - К, 2000. - 596 с.

Теплота образования ряда индивидуальных ВВ, компонентов ВВ и продуктов взрыва

Характеристики широко распространенных ВВ

Учебное издание

ТАЛИН Дмитрий Дмитриевич

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебное пособие

Редактор и корректор Я.В. Бабинова

Подписано в печать 21.05.18. Формат 60x90/16. Уел. печ. л. 9,875. Тираж 100. экз. Заказ № 97/2018.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел. (342) 219-80-33.