Основным ракетным составом вплоть до начала XX в. являлся дымный порох (табл. 80, 81). Он применялся как в чистом ви­де, так и в смесях, ослабленных введением древесного угля и серы (сост. 1634 – 1664). Движущая сила таких ракет регулировалась, прежде всего, диаметром сопла и длиной полого канала у его осно­вания, так как давно известно, что эта величина прямо пропорцио­нальна силе состава и обратно пропорциональна плотности его на­бивки.

Глава 29. Дымилась, падая, ракета_______________________________ 273

Появление более эффективных видов реактивного топлива поч­ти вытеснило дымный порох в военном, а тем более космическом ракетостроении. Хотя, при обслуживании фейерверков без негсг не обходится ни один запуск.

Начиная с 1894 г. разработкой альтернативного горючего для отечественных ракет занимался инженер-химик Н. И. Тихомиров (1859-1930).

В 1912 г. он предложил заменить низкокалорийные форсовые составы ракет на бездымный порох.

В 1915 г. известный баллистик преподаватель артиллерийской академии И. П. Граве разработал ракету собственной конструкции на прессованных пироксилиновых шашках. Дальность её полёта увеличилась почти в 10 раз. Выпуск таких реактивных снарядов практически сразу же был налажен на Шосткинском ракетном заво­де, а вот известную киноплёнку стали выпускать в этом городе позднее.

В современ­ных ракетах при­меняют два вида двигателей: жидкотоплив – ные (ЖРД) и твердотоплив­ные (РДТТ).

Обслужива­ние твёрдотоп – ливных ракет об­ходится в десят­ки раз дешевле, хотя сами ком­поненты такого топлива в 5-6 раз дороже жидких. Паспортный срок хранения РДТТ при стабильной температуре составляет десятки лет, жидкотоплив – ные же ракеты в заправленном состоянии могут находиться, как правило, не более месяца (а то и несколько дней) и требуют посто­янной перезаправки.

В силу специфики этой книги нас больше будут интересовать твёрдые виды ракетного топлива (ТРТ). Они делятся на два основ­ных класса: коллоидные (гомогенные) и смесевые (гетерогенные).

Первые представляют собой твёрдые растворы нитратов целлю­лозы в нитроэфирах (нитроглицерине, нитрогликоле, нитродиглико- ле, расплавленном динитротолуоле и др., табл. 82). Такие коллоид­ные системы представляют собой разновидности пироксилиновых порохов: кордита и баллистита, описанных выше.

Как и обычный бездымный порох, они содержат в качестве ста­билизаторов централиты либо дифениламин, связывающие выде­ляющиеся при хранении окислы азота, предотвращая самовоспла­менение составов.

Для увеличения скорости сгорания и снижения минимального давления, необходимого для устойчивого горения в такое топливо добавляют присадки-катализаторы: окислы свинца и титана; суль­фат, нитрат, хромат и бихромат калия; сульфат бария, сажу и даже графит. Стабилизаторы составов также являются эффективными катализаторами их го­рения.

Введение в такие композиции различ­ных пластификаторов (воск, вазелин, мине­ральное и касторовое масло, трикрезилфос – фат и др.) повышает их термопластичность, снижая чувствитель­ность к детонации.

Уменьшить взрывоопасность коллоидного топлива от механи­ческого воздействия также позволяют флегматизирующие добавки оксидов магния и марганца.

Добавление диэтил – и дибутилфталата в ракетные составы спо­собствует снижению их гигроскопичности.

| Поскольку эти эфиры входят в репелент ДЭТА для отпугивания насекомых, интересно узнать, как ведут себя комары И в зоне пуска таких ракет?

В последние 30-40 лет смесевые типы ракетного горючего зна­чительно потеснили нитроцеллюлозные составы. Это связано с раз­работкой высококалорийных компонентов, а также облегчением технологии производства топливных шашек методом литья, взамен трудоёмкого прессования ракетных баллиститов и кордитов.

Современные смесевые виды реактивного топлива представля­ют собой многокомпонентные гетерогенные системы частиц окис­лителя в полимерной массе горючего (табл. 83).

В качестве окислителей таких ТРТ применяют вещества с по­ложительным кислородным балансом: в основном нитраты калия, натрия, аммония и гуанидина; перхлораты лития, натрия, калия, ам­мония, нитрозила, нитрония, гидроксиламина, гидразина, а также пикрат аммония и гексанитроэтан. Их содержание в массе топлива составляет 75-80%.

Самым распространённым окислителем смесевых ракетных со­ставов в настоящее время остаётся перхлорат аммония, как весьма доступный, негигроскопичный, стабильный при хранении продукт с высокими энергетическими характеристиками. Критическая темпе­ратура перехода его горения во взрыв зависит от содержания при­месей. Так, для чистого продукта она равна 430°С, а в присутствии 1% меди снижается до 269°С.

Основным же горючим компонентом смесевых систем являются полимерные вещества (15-30% от общей массы), одновременно вы­ступающие цементаторами. Это различные каучуки, смолы, пласт­массы, а также «тяжёлые» нефтепродукты: битум и асфальт, поэто­му подзаправиться можно даже на автостраде.

Полисульфидный каучук, фенолформальдегидную, эпоксидную и карбамидную смолу, полиметилметакрилат и поливинилхлорид.

Для повышения удельного импульса в смесевые ТРТ вводят до 20% «лёгких» металлов (алюминий, бор, бериллий, литий и магний) либо их гидридов. Наибольшее распространение получили составы с добавками мелкодисперсного пассивированного алюминия, кото­рый к тому же стабилизирует горение.

Увеличивают скорость горения смесевых ракетных составов ка­талитические присадки оксидов меди, хрома и железа. Аналогичный эффект вызывает введение в топливо металлического кобальта, же­леза, меди, магния и олова. Напротив, двуокись магния и трёхфто – ристый бром замедляют сгорание топлива.

Некоторые технологические добавки связаны с облегчением процесса производства топливных шашек, включая полимеризую – щие компоненты, а также устранением нежелательных эффектов (уменьшением пламени за срезом сопла и дымообразованием).

Наиболее мощными реактивными характеристиками на сего­дняшний день обладает так называемое «модифицированное» или «нитрозольное» топливо, представляющее смесевое ТРТ, в котором пассивный каучук заменён смесью нитратов целлюлозы и нитро­глицерина с добавками мелкодисперсного алюминия.