Основы пиротехники (стр. 55 )

Американский состав красного дыма для парашютных ракет содержит: 35% КСЮз (23 мк), 17% сахара, 45% 1-метил-аминоантрахинона, 3% 1,4-паратолуидиноантрахинона. Замена КСlOз на KNO3 ухудшает качество дыма и может быть иногда реализована только для самых термически стойких красителей;

скорость горения смесей с KNO3 значительно меньше.

Для артиллерийской пристрелки в условиях боя необходимо фиксировать место падения снарядов. Днем это достигается образованием в месте разрыва снаряда облака цветного дыма. Пристрелочные артиллерийские снаряды заполняются смесями органических красителей с различными ВВ.

Немецкие целеуказательные снаряды в 1941—1945 гг. имели заряд из смеси мощных ВВ (тэн, гексоген) с азокрасителями;

содержание ВВ в таких смесях было 45—35%.

Возможно и раздельное снаряжение красителя и ВВ. Взрывчатое вещество в этом случае помещается в центре снаряда, а смесь красителя с NaCI (80/20) по периферии; соль играет роль разбавителя и частицы ее служат центрами конденсации паров красителя.

В качестве ВВ при таком методе снаряжения могут быть использованы смесь из 28% пикрата аммония и 72% NH4NO3 или амматол. Из красителей для взрывной сигнализации оказались пригодными судан красный, хризоидин желтый, а для зеленого дыма смесь двух красителей: хинизарина зеленого и хино-лина желтого.

В американском патенте 2.469.421, 1949, дается такое описание метода снаряжения целеуказательных снарядов: краситель, в количестве около 10% от веса разрывного заряда, не должен смешиваться с ВВ, но размещаться между стенками корпуса и центральным разрывным зарядом. Для красителей, плавящихся при температуре ниже 150° С, возможно снаряжение методом центробежной заливки; для понижения температуры плавления краситель может быть смешан с парафином или термопластичной смолой. В качестве ВВ особенно пригодны, так как почти не дают при взрыве облака сажи: 1) нитрогуанидин, 2) смесь пикрата аммония с NH4NO3. В качестве красителей, показавших хорошие результаты, указываются:

1. Красный или оранжевый дым: жирооранж и диэтил-т-ами-нофенолфталеингидрохлорид.

2. Желтый дым: аминоазотолуол и бензол азодиметиланилин;

3. Синий дым: хинизарин синий, антрахинон виолет.

В воздухе лучше других наблюдаются разрывы оранжево-красного дыма.

В литературе указывается, что для получения цветных дымов может быть использована смесь бездымного пороха ЕС с органическими красителями в соотношении 50/60.

Порох ЕС — это частично желатинированная нитроцеллюлоза (НЦ) с добавкой нитратов (в %):

НЦ, . . . . 80,4

КNОз.... 8,0

Ba(NOs)2 . . 8,0

Крахмал... 3,0

Дифениламин. . 0,6

Аналогичная составам сигнальных дымов термическая смесь хлората калия с углеводами используется в США для сублимации слезоточивых 0В. По сообщению [117], ранее использовавшиеся хлорацетофенон (CN) и адамсит (ДМ) заменены теперь слезоточивым веществом Си-Эс (CS), имеющим формулу С1*С6Н4*СН(СN)2.

Последний широко используется в США полицией для разгона демонстраций.

По сообщениям американской печати [117], сублимация Си-Эс осуществляется термической смесью, состоящей из 40% КСlOз, 28% сахара, 32% MgCO3; 100 частей этой смеси гранулируется 100 г 8%-ного раствора НЦ в ацетоне и смешивается с 73 частями Си-Эс.

Для оценки качества образующегося цветного дыма следует определить:

1) общее количество дыма, получающегося при сгорании 1 г состава;

2) устойчивость дыма в воздухе, а также размеры дымовых частиц;

3) цветность дыма.

Эти испытания проводятся в такой же дымовой камере, как и для исследования свойств маскирующих дымов.

Количество дыма определяют взвешиванием до и после опыта стеклянных пластинок (9*l2 cм), помещаемых на дно и боковые стенки камеры.

Устойчивость цветного дыма в воздухе можно определить по любому из методов, принятых для исследования стабильности аэрозолей.

Цветность дымов можно определять методами, применяемыми для измерения цвета окрашенных тканей; определяется цвет дыма в отраженном свете. С использованием при этом спектрофотометра Пульфриха были получены данные, приведенные в табл. 17.2.

Определение цвета дыма в проходящем свете не позволяет судить об его качестве.

Таблица 17.2 Цветовые характеристики сигнальных дымов

	Цветной	Чистота	Яркость дыма
Состав сигнального дыма, %	тон,	цвета р,	в относитель
	мкм	%	ных единицах
Хлорат калия—10, аурамин—26, хризои -
дин—14, углеводы—20 ........	0,584	75	12,6
Хлорат калия—40, жирооранж—20, рода
мин—20, углеводы—20 ........	0,600	54	8,9
Хлорат калия—40, оксалат аммония—7,
метиленовая голубая—40, углеводы—13 . .	0,487	11	14,1

ГЛАВА XVIII

ТВЕРДЫЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИЕ ТОПЛИВА

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Некоторые виды известных в настоящее время твердых толлив для реактивных двигателей по своему составу и свойствам близки к пиротехническим составам.

По назначению их можно разделить на четыре характерных типа:

1) топлива для воздушно-прямоточных реактивных двигателей (ПВРДТ) или ракетно-прямоточных двигателей (РПДТ);

2) топлива для гидрореактивных двигателей (ГРД);

3) топлива для комбинированных двигателей (К. РД);

4) к твердым пиротехническим топливам близки также сме-севые топлива для ракетных двигателей (РДТТ).

Из указанных здесь типов топлива к пиротехническим в наибольшей степени относятся первые три, а именно те из них, которые содержат большое количество металлического горючего, а в качестве окислителя — соли неорганических кислот.

Горение топлива в камере сгорания происходит при повышенном давлении. При истечении продуктов сгорания из сопла происходит расширение газов, сопровождающееся падением давления и температуры. При этом движение газов ускоряется, т. е. происходит преобразование энергии топлива в кинетическую энергию струи.

,В предельном случае, без учета тепловых и других потерь, величина кинетической энергии 1 кг продуктов сгорания равна изменению теплосодержания:

A (v2 / 2g) = I

где v — скорость истечения газов на выходе из сопла в м/с;

I— изменение теплосодержания продуктов сгорания в кДж/кг;

А — тепловой эквивалент работы в кДж/кгм.

Основной энергетической характеристикой топлива принято считать удельный импульс, т. е. величину тяги, развиваемую.

Таким образом, расчет теоретической величины удельного импульса для заданного топлива сводится к определению теплосодержания продуктов сгорания в камере двигателя и на срезе сопла.

С этой целью проводят специальные термодинамические расчеты. B основе которых лежит равенство полного теплосодержания топлива полному теплосодержанию продуктов реакции при данном давлении, а также принцип полного термодинамического равновесия в продуктах сгорания при данной температуре и давлении [3; 7; 77]. При этом принимается во внимание теплота образования компонентов топлива, изменение термодинамических характеристик продуктов сгорания с изменением температуры;

учитывается диссоциация продуктов сгорания при высокой температуре [86].

В результате таких расчетов определяют температуру продуктов сгорания топлива при различных давлениях, состав и характеристики продуктов сгорания, удельный импульс при заданном давлении в камере.

Полученные результаты являются исходными для последующих расчетов двигателя и различных процессов, протекающих в двигателе при горении топлива, а именно, расчета сопла, геометрии заряда твердого топлива, условий течения продуктов сгорания по камере двигателя или по каналу заряда, расчетов теплоизоляции двигателя и тепловых потерь.

Превращение энергии у различных реактивных двигателей происходит по-разному.

1. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом топливе развивает тягу в полете за счет изменения количества движения струи воздуха, протекающей сквозь двигатель. Схема этого двигателя представлена на рис. 18.1.

Рис. 18.1. Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя на твердом топливе:

/—сверхзвукоьая часть диффузора; 2—дозвуковая часть диффузора; 3— заряд твердого топлива; 4—камера сгорания; 5—выходное сопло

Увеличение количества движения происходит за счет тепла, выделяющегося при сгорании топлива.

Воздух, поступающий в двигатель через специальный воздухозаборник (диффузор), является в данном случае и окислителем и рабочим телом.

Повышенное давление в камере сгорания, необходимое для работы двигателя, получается за счет торможения воздуха, поступающего в воздухозаборник со скоростью полета. Чем выше скорость полета, тем выше давление в камере и эффективность двигателя. Напротив, при низких скоростях полета снаряда ПВРД не эффективен. Поэтому ооычно требуется предварительный разгон за счет стартового двигателя до сверхзвуковой скорости полета, после чего включается ПВРД в качестве маршевого двигателя. Эффективность ПВРД характеризуется удельной тягой и коэффициентом тяги. Удельный импульс / определяет экономичность двигателя, а коэффициент тяги Сд — максимальную величину тяги, которая может быть получена на данном топливе в определенном двигателе.

Из теории ПВРД известно, что величина удельного импульса / и коэффициента тяги Сд зависит от скорости и высоты полета

Относительный подогрев 9 при работе двигателя на твердом топливе зависит от теплотворной способности топлива Ни и соотношения между расходом воздуха и расходом тотива aLo:

T ег— гемтература торможения продуктов сгорания в К;