Винахід відноситься до твердим ракетним палив. Преложена тверде ракетне паливо, що містить пластифікатор -нітроізобутілтрінітратгліцерін, окислювач ціклотетраметілентетранітроамін або гексанітрогексаазаізовюрцитан, і / або гексанітрогексаазаадамантан, і / або аммонійдінітроамід, пальне - алюміній дисперсний і гідрид алюмінію, високомолекулярне сполучна - полібутадіеннітрільний або поліуретановий каучук і технологічні добавки. Винахід направлено на створення малодимние твердого ракетного палива з високим імпульсом і щільністю, низькою чутливістю до механічних впливів, термічною стабільністю і температурним діапазоном експлуатації + 50. -50 ° С. 1 табл.
Винахід відноситься до області спеціальної технічної хімії, а саме до створення малодимние (безхлорних) високоенергетичних твердих ракетних палив (ТРТ), експлуатованих в широкому температурному діапазоні (-50. + 50 ° С), які можуть застосовуватися в різних ракетних системах, наприклад, на перших щаблях балістичних ракет, також протиракетної, протиповітряної оборони, ракетних систем залпового вогню і іншого призначення.
Відомо ТРТ (патент США №5045132, МКІ 5 З 06 В 45/10, опубл. 03.09.91), що містить, мас.%:
Алифатический поліефір з кінцевими гідроксильними
Тріметілолетантрінітрат або 4,4,4-
Це паливо має недостатньо високий рівень енергійно характеристик (Isp = 261. 265 кгс · с / кг при Рк / Ра = 40/1), знижену термічну стабільність.
Відомо ТРТ (патент США №3896865, опубл. 21.01.74), що містить, мас.%:
-гідро- -гідроксіполі- (оксіметіленнітрамін) 19,20
Це малодимние (безхлорне) ТРТ має істотний недолік - недостатньо високий рівень енергетичних характеристик (питомий імпульс Isр = 259,8 кгс · с / кг при Рк / Ра
40/1), а також низьку стійкість в кислих середовищах. Крім того, для продуктів згоряння цього палива характерно повторне займання в навколишньому повітрі.
Відомо також паливо (патент США №4961380, МКІ З 06 D5 / 06, опубл. 09.10.90) на основі перхлорату амонію, октогена, алюмінію дисперсного, гліціділазідного полімеру, пластифікаторів - суміші 1,5-динітрату-3-нітроазапентана і 1, 5-діазідо-3-нітроазопентана). Паливо має високий одиничний імпульс (Isp = 271, l кгс · с / кг, при Рк / Ра = 40/1), але має підвищену чутливість до вологи, що знижує відтворюваність основних характеристик палива.
Нітроізобутілтрінітратгліцерін або тетранітрометан 11,22-25,10
Полібутадіеннітрільний або поліуретановий каучук 2,05-5,90
Алюміній дисперсний 0,07-20,00
Технологічні добавки 1,50-2,00
Істотним недоліком цього палива є недостатньо високий рівень енергетичних характеристик (розрахунковий одиничний імпульс Isp = 248,83. 263,58 кгс · с / кг, при Р к / Ра = 40/1).
При створенні винаходу ставилася задача розробки ТРТ малодимние (безхлорного), з високими імпульсом і щільністю, з продуктами згоряння, не схильними до повторного займання в навколишньому повітрі, експлуатації в широкому температурному діапазоні.
Завдання вирішується за рахунок того, що відомий склад твердого ракетного палива, що містить пластифікатор - нітроізобутілтрінітратгліцерін, окислювач, пальне, високомолекулярне сполучна - полібутадіеннітрільний або поліуретановий каучук і технологічні добавки, як окислювач містить ціклотетраметілентетранітроамін або гексанітрогексаадаізовюрцітан, і / або гексанітрогексаазаадамантан, і / або аммонійдінітроамід , як пальне - алюміній дисперсний і гідрид алюмінію при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
поліуретановий каучук 2,25-4,72
Алюміній дисперсний 0,01-9,00
Гідрид алюмінію 6,00-27,00
Технологічні добавки 1,49-1,99
Для приготування пропонованого ТРТ використовують:
- ціклотетраметілентетранітроамін [ОСТ В81-1509-77], аммонійдінітроамід [ТУ 84-754-78], гексанітрогексаазаізовюрцитан (GL-20 USA), гексанітрогексаазаадамантан [американська корпорація "Мортон Тиокол"];
- полібутадіеннітрільний каучук СКН-40 [ГОСТ 738-65] або поліуретановий каучук СКУ-90 [ТУ 38.403557-87];
- алюміній дисперсний [ОСТ В 84-1841];
- гідрид алюмінію [ТУ 6-02-881];
- нітроізобутілтрінітратгліцерін [Е.Ю.Орлова. Хімія і технологія бризантних вибухових речовин. - Л. Хімія. 1973; Л.М.Козлов, В.Н.Бурмістров. Нітроспіртов і їх похідні. КХТІ ім. С.М.Кірова, Казань, 1960] або тетранітрометан [Е.Ю.Орлова. Хімія і технологія бризантних вибухових речовин. - Л. Хімія. 1973; Я.М.Паушкін. Хімічний склад і властивості реактивних палив. - М. АН СРСР. 1958. 376 с.];
- в якості технологічних добавок можуть використовуватися отвердители (сірка [ГОСТ 127-64], МnO2 [ТУ 6-09-01-718-87] і т.п.), поверхнево-активні речовини (наприклад, лецитин) і ін. Добавки вводяться в залежності від вимог до паливного складу для конкретного ракетного двигуна.
Нітроізобутілтрінітратгліцерін - важка масляниста рідина = 1,68 г / см 3. температура замерзання (склування) t -35 ° C, температура спалаху t = 243 ° C, задовільна хімічна стійкість, менш летючий, ніж нітрогліцерин), перевершує по потужності (теплоті вибухової перетворення) нітрогліцерин на 7%:
Це з'єднання є потужним бризантних вибуховою речовиною. Енергетично активний пластифікатор нітроізобутілтрінітратгліцерін взаіморастворяется з високомолекулярними сполучними підвищеної полярності - полібутадіеннітрільним каучуком СКН-40 або поліуретановим каучуком СКУ-90 - в широкому температурному діапазоні експлуатації (+50. -50 ° С).
Ракетне паливо готують наступним чином. Сполучна змішують з пластифікатором, додають пальне, окислювач і технологічну добавку (наприклад, затверджувач) і перемішують у змішувачі при температурі t = 40. 45 ° C протягом 1,5. 2 ч, далі отверждают при температурі t = 40 ° C протягом 240. 360 ч.
Приклад конкретного виконання ТРТ.
У таблиці наведено приклади конкретних складів заявляється палива і складу по прототипу. Там же представлені енергетичні характеристики цих складів: питома розрахунковий імпульс, щільність, об'ємний розрахунковий імпульс. Всі граничні значення компонентів заявляється палива знаходяться в безпосередній залежності від заявлених меж будь-якого з окислювачів, наприклад гексанітрогексаазаізовюрцитан, тому граничне наповнення по компонентам розглянемо на прикладі використання в якості окислювача гексанітрогексаазаізовюрцитан. З прикладу складу 19 таблиці видно, що значення Isp нижче значення прототипу, тобто, якщо дозувати гексанітрогексаазаізовюрцитан нижче зазначених меж, то отримаємо значення Isp нижче, ніж в прототипі, а якщо взяти гексанітрогексаазаізовюрцитан вище заявленого межі, то ТРТ не володітиме прийнятними реологическими характеристиками через високий ступінь об'ємного наповнення сполучного твердими частинками окислювача. Тобто вище і нижче зазначених меж гексанітрогексаазаізовюрцитан брати недоцільно.
З прикладів 2, 3, 4, 6-18 випливає, що застосування нітроізобутілтрінітратгліцеріна як енергетично активного рідкого високоякісного пластифікатора високомолекулярного полімерного сполучного підвищеної полярності в складі малодимние (безхлорного) твердого ракетного палива дозволяє (як на основі ціклотетраметілентетранітроаміна, так і / або гексанітрогексаазаізовюрцитан і / або гексанітрогексаазаадамантана і / або аммонійдінітроаміда) істотно збільшити значення розрахункового питомої імпульсу.
Гідрид алюмінію призводить до оптимізації компонентного складу, що полягає в збільшенні вмісту водню і підвищенні імпульсу.
Таким чином, пропоноване паливо є малодимние через відсутність в ньому хлорсодержащего компонента і високоенергетичним. Пропоноване ТРТ дає продукти згоряння, не займисті повторно в навколишньому повітрі, що підвищує надійність роботи лазерної системи наведення і відсутність помпажа двигуна авіаційного носія. Це пояснюється використанням в складі палива компонентів з підвищеним кисневим балансом, а саме нітроізобутілтрінітратгліцеріна, що сприяють більш повного окислювання горючих компонентів. Пропоноване паливо має високу стійкість в кислих середовищах, широким температурним діапазоном експлуатації, достатніми термічної, гидролитической стабільністю і низькою чутливістю до механічних впливів, пов'язаних з використанням у складі палива нітроізобутілтрінітратгліцеріна. Крім того, використання пропонованого безхлорного ТРТ краще з екологічної точки зору.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Тверде ракетне паливо, що містить пластифікатор -нітроізобутілтрінітратгліцерін, окислювач, пальне, високомолекулярне сполучна - полібутадіеннітрільний або поліуретановий каучук і технологічні добавки, що відрізняється тим, що в якості окислювача воно містить ціклотетраметілентетранітроамін або гексанітрогексаазаізовюрцитан, і / або гексанітрогексаазаадамантан, і / або аммонійдінітроамід, як пальне - алюміній дисперсний і гідрид алюмінію при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
поліуретановий каучук 2,25-4,72