книги / Термодинамическое проектирование баллиститных артиллерийских порохов и твердых ракетных топлив

удельного импульса НЦ от содержания азота. Силу и удельный импульс

НЦ рассчитывают по формулам, приведенным в разделе 3.3.1.

7. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АБП И БРТ

Термодинамическое проектирование составов порохов и ТРТ начи­ нают с выбора основных компонентов и оценки их энергетических воз­ можностей. Перечень компонентов (основных и вспомогательных) для баллиститных артиллерийских порохов и ТРТ, а также основные принципы компоновки составов приведены в разделе 2. Энергетические характери­ стики создаваемых композиций оценивают на ПЭВМ при помощи про­ граммного комплекса, порядок работы с которым изложен выше. Необхо­ димые для расчетов свойства индивидуальных веществ, из которых созда­ ны современные АБП и БРТ, приведены в табл. 4 приложения.

Порядок проведения работы:

• Задать энергетические характеристики проектируемого пороха или

ТРТ.

• Выбрать основные и вспомогательные компоненты, исходя из их назначения, и скомпоновать базовую композицию проектируемого топли­ ва: НЦ + активный пластификатор + дополнительный пластификатор или НЦ + активный пластификатор + высокоэнергетический наполнитель.

•Поочередно ввести остальные компоненты, оценивая на каждом шаге их влияние на энергетические характеристики пороха.

•Сформулировать конечный состав пороха и определить его харак­

теристики.

• Представить отчет по основным этапам проектирования состава с

рецептурой и характеристиками на каждом шаге от базового до конечного.

Наименование	н	НДТ-2	НДТ-3	ДГ-3	ДГ-4	НДГПО	АПЦ-235П
компонента
			Химический состав, %
Пироксилин	-	-	-	-	-	20,9	-
Коллоксилин	57,0	56,0	56,0	62,0	62,0	20,0	34,1
Нитроглицерин	28,0	25,0	26,5	-	-	18,0	33,7
ДНДЭГ	-	-	-	33,0	34,8	17,0	-
Динитротолуол	и ,о	9,0	9,0	-	-	-	-
Дибутилфталат	-	6,0	4,5	-	-	-	-
Октоген	-	-	-	-	-	20,0	-
Вещество Ц-2	-	-	-	-	-	-	27,0
Централит	3,0	3,0	3,0	4,0	2,5	3,0	1,5
Прочие добавки	1,0	1,0	1,0	1,0	0,7	1,1	3,7
		Энергетические характеристики
Сила пороха/,кДж/кг	-	961	976	987	1025	1187	1126
Температура газов, К	-	2474	2524	2500	2668	3400	3060

Наименование	Медленно-		БРТ		БРТ		Высокоэнер­		Высокоэнер­		Беспла­		Плазменные
компонента	горящие		среднего		среднего		гетические		гетические		менные		топлива
	БРТ		энергети­		энергетичес­		БРТ		БРТ с		БРТ
			ческого		кого				меньшей за­
			уровня		уровня с				висимостью
					меньшей				ЩР)
					завис. U (Р)
				Химический состав, % (м.д.)
Нитроцеллюлоза	43,0...	57,0	54,0	... 59,0	54,0...	59,0	42,0	...51,0	35,0...	63,5	55,056,0		29Д ...	38,6
н г ц , д э г д н	17,3...	33,0	24,0	... 39,3	27,5...	36,0	22,0	... 35,5	14,0...	30,0	24,5..28,6		29,2...	31,0
Дополнительные	2 , 1 . . .	20,7	0...	16,5	1,0...	7,5					6,5...	10,3
пластификаторы
(ДНТ, ДБФ и др.)
Стабилизаторы	1,5...	3,0	0...	3.0	1,0...	3,0	0,2...	2,5	1,0...	2,0	1,9...	3,0
химической
стойкости (ДФА,
централит и др.)
Катализаторы			0...	1,0	1,7...	3,6	0...	2,0	1,0...	3,0	0,3...	2,0
горения (окислы,

фталаты РЬ, Си, Ni, Со и др.)

Наименование	Медленно-		БРТ		БРТсреднего		Высокоэнер­		Высокоэнер­		Беспла­		Плазменные
компонента	горящие		среднего		энергетичес­		гетические		гетические		менные		топлива
	БРТ		энергети­		кого		БРТ		БРТ с		БРТ
			ческого		уровня с				меньшей за­
			уровня		меньшей				висимостью
Ингибиторы	0	13,0			завис. U (Р)				U (Г)
горения
(у-ПОМ, СФД,
ПММАи др.)					—			—
Энергетические	0 ...	20		—					25,0	... 34,1	12	...27		—
добавки (ВВ)							3	20.0	2 ,2
Металлические										10,0			20,0	...27,5
сплавы
(ПАМ-4, АМД-5)											4,2	5,5
Специальные													1 0	...1 2
добавки
(соли К и Cs)	2 ,0	8,7	0,5	11,0	1,5	4,0	0,5	1,0	1,0	3,2	3,2	3,3
Прочие													2,1...	3,5
				Энергетические характеристики
Уд. импульс,	180...	202,5	202...	226,3	207,9...	221	235,6...	250,6	222,3...	242,4	196...	204.8		—
/,кгс с/кг									2411	2882
Температура, К	1597...	2047	2198...	2819	2233...	2704	2982...	3819			1928..2197		3714...	3863

Содержание	Число грамм-атомов на			1 кг	Теплота
азота,	с				образования,
% по массе		Н	О	N	кДж/кг
_____4 ,6	23,215	30,411	35,908	8,281	-2964
11,7	23,096	30,142	35,952	8,352	-2938
П,8	22,978	29,872	35,995	8,424	-2912
11,9	22,859	29,603	36,039	8,495	-2887
12,0	22,740	29,333	36,083	8,567	-2861
12 ,1	22,621	29,064	36,127	8,638	-2835
12,2	22,502	28,794	36,170	8,709	-2810
12,3	22,383	28,525	36,214	8,781	-2784
_____12,4	22,264	28,255	36,258	8,852	-2759
_____12,5	22,145	27,985	36,301	8,923	-2733
12,6	22,026	27,716	36,345	8,995	-2707
12,7	21,908	27,447	36,389	9,066	-2682
12,8	21,788	27,177	36,433	9,138	-2656
12,9	21,670	26,908	36,476	9,209	-2630
13,0	21,551	26,638	36,520	9,280	-2605
_____13,1	21,432	26,369	36,564	9,352	-2579
13,2	21,313	26,099	36,607	9,423	-2554
13,3	21,149	25,829	36,651	9,495	-2528
13,4	21,075	25,560	36,695	9,566	-2502
13,5	20,957	25,290	36,739	9,637	-2476
13,6	20,838	25,021	36,782	9,709	-2451
13,7	20,719	24,751	36,826	9,780	-2425
13,8	20,600	24,482	36,870	9,852	-2400
13,9	20,481	24,212	36,913	9,923	-2374
14,0	20,362	23,943	36,957	9,994	-2348

Название	Брутто-	Плот­	Теплота образования
				Atff,
соединений	формула	ность
		кг	кДж	ккал
		p> M3"	КГ	кг
1	2	3	4	5
Полимерная основа		1660	-2861	-682,8
Коллоксилин Н C22.74H29.33O36.O8Ng.567
Основные пластификаторы
Нитроглицерин	C3H5O9N3	1600	-1635	- 390,5
ДЭГДН	C4H8O7N2	1423	-2182	-521,1

Дополнительные пластификаторы

Дибутилфталат	C16H22O4
Динитротолуол	C 7H 6 0 4N 2
Триацетин	С 41Л4Нб4.15027.49

1050	-3203	-765,1
1372	-396	-94,5
1160	-6146	1468

Стабилизаторы химической стойкости

Дифениламин	Ci2H„N	1159	691	165,1
Централит 1	C17H 20O N 2	112 0	-391,5	-93,5
Централит 2	C , 5H 16O N 2	1200	-304,8	-72,8
Нитрозодифенил-	C 12H 10O N 2	1200	203,1	48,5
амин
Катализаторы горения
Окись свинца	PbO	9550	-980,1	-234,1
Оксид свинца	РЬз04	9100	-1055,4	-252,08
Углекислый свинец	РЬСОз	6500	-2607,5	-622,8
Окись меди	CuO	6400	-155,6
Стабилизаторы горения		3580
Окись магния	MgO		-14933,9	-3566,9
Окись алюминия	A I2O 3	3960	-16448,7	-3928,7
Углекислый кальций	СаСОз	2800	-12062,2	-2881
Окись кальция	C a O	3400	-11330,7	-2706,3
Двуокись титана	ТЮ2	4260	-11736,4	-2803,2
Ингибиторы горения
Полиоксиметилен	C H 20	1400	-5861,5	-1400
Полиметилмет­	C 49>94H 79,9iO i9,98		-4856,7	-1160
акрилат (ПММА)				-1944,7
Фторопласт Ф-4Д	C 2F 4	2215	-8142,1

1	2	з	4	5
Энергетические добавки			1354
Вещество Ц-2	C6H10O4N8	1300		323,4
Гексоген	СзНбОбЫб	1820	319,9	76,4
Окгоген	C4H*0*N8	1900	293,9	70,2
Дина	C A C W	1670	-1190,7	-284,4
Вещество CL-20	C6H6012N12	2100	1000,5	239
Алюминий	А1	2740	0	0
Магний	Mg	1740	0	0
ПАМ-4	AI16.8 Mg22.4	2150	-1151	-274,9
Технологические добавки		880	-2842,8	-679
Вазелиновое масло	C70.6145Hi50.6442
Графит	с	1800	0	0
Стеарат цинка	С36Н70О4 Zn	1095	-3774,4	-901,5

Список литературы

1. Энергетические конденсированные системы: Краткий энцикло­

педический словарь. - М.: Янус-К, 1999. - 596с.

2.Паушкин Я.М. Жидкие и твердые ракетные топлива. - М.: Наука, 1978.- 192с.

3.Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. - М.: Оборонгиз, 1962. - 456с.

4.Алемасов В.Е. и др. Теория ракетных двигателей. - М : Машиностроение, 1989. -463с.

5.Талин Д.Д. Внутренняя баллистика ствольных систем и ракетных двигателей твердого топлива / Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2003165с.

6. Трусов Б.Г. Термодинамический метод анализа высокотемпе­ ратурных состояний и процессов и его практическая реализация / МГТУ. - М., 1984.-292с.

7. Трусов Б.Г Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах / МГТУ.-М., 1991.-49с.

Введение..........................................................................................................		3
1.	Пороха и ТРТ баллиститного типа.........................................................	5
2.	Компоненты баллиститных порохов......................................................	8
3.	Расчет термодинамических и энергетических характеристик
	порохов и ТРТ	12

3.1.Вызов программного комплекса и его настройка

перед проведением расчетов		12
3.2.	Подготовка входных данных.................................................	13
	3.2.1. Директивы к расчету	14
	3.2.2. Исходная информация к расчету	15
	3.2.3. Работа в окне встроенного текстового редактора...	18
3.3.	Выходные данные...................................................................	20
	3.3.1. Размерности выходных данных..................................	21
	3.3.2. Вывод на экран дисплея..............................................	23
	3.3.3. Вывод в дисковый файл..............................................	24
4. Расчетно-теоретические исследования горения
двойных смесей элементарных веществ.............................................		24
5. Расчетно-теоретические исследования горения
тройных смесей элементарных веществ.............................................		29
6. Исследование влияния степени этерификации нитроцеллюлозы на
энергетические характеристики, температуру и состав продуктов
сгорания	.....................................................................................................	30
7. Термодинамическое проектирование АБП и БРТ		31
Приложение...................................................................................................		32
Список литературы......................................................................................		38

Г.А. Васильева, Д.Д. Талин

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЛЛИСТИТНЫХ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ПОРОХОВ И ТВЕРДЫХ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ

Учебное пособие

Лит. редактор Э.П. Полнякова

Корректор Г.Я. Шилоносова

Лицензия ЛР № 020370

Подписано в печать 4.06.04. Формат 60x90/16. Набор компьютерный. Уел. печ. л. 2,5. Уч.-изд. л. 1,8. Тираж 100. Заказ № 86.

Редакционно-издательский отдел и ротапринт Пермского государственного технического университета Адрес: 614600. Пермь, Комсомольский пр., 29а