§ 3. Окислители

Выбором окислителя в большой степени определяются свойства топлива. В качестве окислителей используют вещества, дающие в смеси с горючими высококалорийные амеси, при горении которых образуются газы с малым молекулярным весом. Кроме того, в них должно содержаться большое количество кислорода, чтобы содержание окислителя в топливе было минимальным. Для твердых пиротехнических топлив находят практическое применение нитраты и перхлораты калия, натрия, лития и аммония. Некоторые свойства этих окислителей приведены в табл. 18.3.

Высокое содержание свободного кислорода и высокая плотность окислителя осоиенно важны для литьевых топлив, так как позволяют ввести в топливо больше органического связующего и обеспечить хорошую технологичность.

Наиболее дешевым и изготовляемым в массовых масштабах является нитрат аммония. При разложении нитрата аммония в зависимости от условий, в которых протекает этот процесс, могут получаться различные продукты реакции. Ниже приводятся только два из многих возможных уравнений разложения нитрата аммония:

0,5NO2+2H2O+0,75N2+23ккал

NH4N02=

N2+2H2O+0,5O2+27 ккал

Экспериментально установлена способность к горению NН4гNOз при повышенном давлении, а при наличии катализатора — и при атмосферном давлении.

Установлено, что на термическое разложение нитрата аммония сильное каталитическое воздействие оказывают соединения хрома (VI): хромат калия или бихромат аммония, а также трехокись хрома; в меньшей степени влияет хлорид меди (II). Горение нитрата аммония с каталитическими добавками изучалось Тэйлором, а также автором книги [98]. Соединения хрома, сильно увеличивающие при 200° С скорость термического разложения МН4NОз, при добавке их в количестве 5—10% к нитрату аммония делают его способным к горению при нормальных условиях. Нитрат аммония при комнатной температуре не чувствителен к трению в фарфоровой ступке и мало чувствителен к удару. Взрыв в нем возбуждается трудно, температура взрыва около 1000 С;

скорость детонации от 10ОО до 1500 м/с.

Все проверенные твердые топлива с нитратом аммония не дают достаточно высокого значения удельной тяги. Поэтому ему обычно предпочитают .более дорогой и более опасный в обращении перхлорат аммония. Однако топлива на нитрате, аммония имеют низкую температуру горения, что дает возможность использовать их в газогенераторах.

Свойства перхлората аммония описаны в монографии , а также в [133].

Как индивидуальное вещество перхлорат аммония обладает взрывчатыми свойствами: температура взрыва около 1200° С, скорость детзнадии колеблется в пределах 2500—3500 м/с [32]. Термическое разложение NH4C1O4 с различными каталитическими добавками изучалось во многих работах [133; 99].

Приближенно термическое разложение перхлората аммония можно выразить уравнением

10NHClO4=60,+4N20+2NOCl+2Cl2+HCl0,+ +ЗНС1+18Н20пар,

причем тепла выделяется 256 ккал/кг (1080 кДж/кг).

Сильно ускоряют термическое разложение NH4C104 соединения меди (окислы и хлориды), а также двуокись марганца.

Скорость горения топлив на основе перхлората аммония составляет 0,4—2 см/с (при р=70бар). Эти топлива имеют невысокий показатель степени v в уравнениии=Ар-и отличаются сравнительно низким температурным коэффициентом скорости горения.

Разложение таких окислителей как перхлораты лития и калия является .весьма слабоэкзотермическим процессом.

Суммарные реакции их разложения могут быть выражены уравнениями

LiClO4=LiCl+2O2+5,9 ккал (24,6 кДж),

КСlO4 = КСl+2O2+0,6 ккал (2,5 кДж).

Скорость последней реакции возрастает в присутствии гало-генидов калия в порядке

KCl<KBr<KJ.

При разложении окислителей КС104 и LiC104 образуются хлориды, представляющие собой сравнительно высококипящие соединения.

Топлива на основе КС104 имеют довольно низкий удельный импульс (180—220 с). Хотя эти топлива имеют высокую плотность (1,7—2 г/см3) и высокую скорость горения от 3 до 6 .мм/с (при р=70бар), горение их при да.влениях ниже 70 кгс/см2 неустойчиво.

В качестве окислителей для ТРТ предлагались также перхлорат нитрония NO3C104 и нитрозил перхлорат но эти соединения слишком гигроскопичны и при наличии влаги гидроли-зуются с образованием свободных кислот.