Классификация порохов и твердых ракетных топлив и требования к ним

Порохами называются многокомпонентные твердые системы, способные к закономерному горению параллельными слоями без доступа кислорода извне с выделением значительного количества энергии и газообразных продуктов.

Пороха, применяемые в ракетных двигателях, называются обычно твердыми ракетными топливами (или ракетными твердыми топливами).

Пороха можно классифицировать по различным признакам. Наиболее распространенной является классификация по областям боевого применения, физико-химической природе компонентов и по форме пороховых элементов. Классификации порохов и твердых ракетных топлив представлена на рис. 1.1.

Пороха применяются в боеприпасах к пистолетам, карабинам, винтовкам, автоматам, пулеметам (пороха к стрелковому оружию); к пушкам и гаубицам (орудийные пороха); к минометам и безоткатным орудиям (минометные пороха).

Ракетные твердые топлива используются к ракетным двигателям, а пиротехнические составы - в пиротехнических средствах.

По форме пороховых элементов различают зернённые пороха (к стрелковому оружию и артиллерийским орудиям); трубчатые (к артиллерийским орудиям); пороха в виде пластин, лент и спиралей (к минометам); сферические пороха (к стрелковому оружию), а также пороха в виде шашек разной формы и размеров (заряды ракетного твердого топлива).

Физико-химическая природа компонентов пороха непосредственно влияет на характер их горения. С этой точки зрения различают пороха - механические смеси и нитроцеллюлозные пороха (или пороха коллоидного типа).

Рис. 1.1. Общая классификация порохов и твердых ракетных топлив

Пороха - механические смеси в зависимости от состава, главным образом от вида минерального (неорганического) окислителя, разделяют на следующие подгруппы:

— дымные пороха (ДП) представляют собой механическую смесь калиевой селитры, серы и угля.

— смесевые ракетные твердые топлива (СРТТ), представляют собой полимерные композиционные материалы на основе смеси минерального окислителя, органического горючего, связующего вещества, металлического горючего и катализаторов горения.

— пиротехнические составы - смеси компонентов, выделяющих при горении световую, тепловую и звуковую энергию.

Основой всех нитроцеллюлозных порохов являются нитраты целлюлозы. Основанием для условного разделения таких порохов на различные виды являются свойства (вернее летучесть) растворителя, примененного для перевода нитратов целлюлозы в пластифицированное желатиноподобное состояние.

По этой характеристике растворителя все коллоидные пороха делятся: на пороха на летучем растворителе, порога на труднолетучем растворителе, пороха на смешанном растворителе и пороха на нелетучем растворителе. Кроме того, существуют пороха без растворителя и пороха эмульсионного приготовления.

Пороха на летучем растворителе обычно называют пироксилиновыми порохами, пороха на труднолетучем растворителе получили название баллиститных. Кордитные пороха готовятся на смеси летучего и труднолетучего растворителя. Сферические (эмульсионные) пороха изготавливаются эмульсионным методом с использованием летучего растворителя – этилацетата. Вискозные пороха получают без применения растворителя. По своему составу они очень близки к пироксилиновым порохам и представляют собой пронитрованную, стабилизированную, предварительно уплотненную целлюлозу (например, пергамент и т. п.).

По форме пороховых элементов различают зернёные; трубчатые, сферические пороха, пороха в идее пластин, лент и спиралей, а также заряды РТТ в виде шашек. Зернёные пороха применяются в боеприпасах к стрелковому оружию и артиллерийским орудиям. По конструкции они могут быть одноканальные, многоканальные и безканальные. Трубчатые (одноканальные и многоканальные) пороха используются только в артиллерийских боеприпасах, а сферические – в боеприпасах к стрелковому оружию. Пороха в виде пластин, лент и спиралей являются порохами минометных выстрелов.

При производстве и использовании порохов и твердых топлив к ним предъявляются производственно-экономические, эксплуатационные и баллистические требования.

Производственно-экономические требованиям вытекают из условий обеспечения успешного решения боевых задач при малом расходе материальных ресурсов. В соответствии с этим пороха должны обладать широкой отечественной сырьевой базой; простотой и безопасностью технологического процесса производства; возможностью организации механизации и автоматизации производственного процесса; невысокой себестоимостью при массовом производстве.

К группе эксплуатационных требований относятся: высокая физическая и химическая стабильность, допускающая их длительное хранение в различных климатических условиях; высокая механическая прочность (особенно ракетных зарядов); химическая инертность по отношению к другим элементам артиллерийского выстрела. Порох и его продукты не должны быть токсичными, а при выстреле должно быть исключено образование дымового облака или большого пламени.

Баллистические требования вытекают из общих задач, решаемых при выстреле из артиллерийского орудия. Пороха должны обладать: высокой энергоёмкостью (работоспособностью), позволяющей обеспечить доставку полезного груза на наибольшую дальность; способностью устойчиво и закономерно гореть; однообразием физико-химических и баллистических качеств. Пороха должны надежно воспламеняться от простых начальных импульсов имея низкую чувствительность к механическим воздействиям, возникающим при эксплуатации.