пороха

ПОРОХА (т. наз. метательные ВВ)

твердые смеси орг. и(или) неорг. соединений, способные устойчиво (без перехода во взрыв или детонацию) гореть в широком интервале внеш. давлений (0,1–1000 МПа). П. — источники энергии для сообщения снарядам, ракетам и т. д. необходимой скорости полета к цели.

Для создания режима устойчивого горения с регламентир. скоростью тепло- и газовыделения П. формуют в виде монолитных плотных зарядов с высокой мех. прочностью, не допускающей их разрушения в момент выстрела в стволе орудия или при горении в ракетном двигателе. При сохранении сплошности заряда горение П. происходит послойно — параллельными слоями в направлении, перпендикулярном поверхности горения заряда. Скорость тепло- и газовыделения определяется величиной поверхности заряда и линейной скоростью горения. Поверхность заряда П. определяется размером и формой его элементов, выполненных в виде цилиндров с одним или несколькими каналами, пластин, лент, сфер и т. д. В зависимости от формы элементов величина поверхности заряда при горении изменяется по-разному. Горение с уменьшением поверхности заряда наз. дегрессивным и сопровождается уменьшением скорости газовыделения, горение с увеличением поверхности наз. прогрессивным. В случае постоянной или слабо увеличивающейся поверхности горящего заряда давление в стволе орудия или ракетной камере остается приблизительно постоянным.

Скорость горения П. U увеличивается с повышением давления р окружающего газа и температуры заряда Т₀ по уравнению: U = Bp^v(l — АТ₀), где А, B и v эмпирич. постоянные, зависящие от состава П. В ракетной камере с рабочим давлением ~ 10 МПа скорость горения П. составляет 1 см/с, в ствольных системах с рабочим давлением 100–1000 МПа-10–100 см/с. Время сгорания порохового заряда определяется не только скоростью горения, но и величиной наим. размера отдельного элемента, т. наз. толщиной горящего свода, которая может колебаться от 0,1 мм для короткоствольных систем до неск. дм для ракетных двигателей. В ствольных системах П. сгорает за сотые и тысячные доли с, в ракетных двигателях-за десятки с. При горении П. выделяется большое количество газов (до 1 м³/кг) с температурой 1200–3700 °C.

П. характеризуют теплотой сгорания при постоянном объеме, объемом газообразных продуктов u₀ и работоспособностью. Для ствольных систем работоспособность выражают работой, которую производят газообразные продукты взрыва 1 кг П., — т. наз. силой П. f= p₀u₀T_г/273 в Н∙м/кг, где p₀-атм. давление, T_г-макс. температура газов; для ракетных систем работоспособность П. — единичный импульс (в Н∙с/кг), который соответствует величине уд. тяги, развиваемой ракетным двигателем при сгорании 1 кг П.

В зависимости от хим. состава обычно различают нитро-целлюлозные и смесевые П. Основа всех нитроцеллюлозных (бездымных) П.-целлюлозы нитраты, пластифицированные разл. растворителями. В зависимости от вида нитрата целлюлозы и летучести растворителя различают пироксилиновые П., баллиститы и кордиты. Пироксилиновые П. содержат пироксилин (12,2–13,5% N), следы летучего растворителя — пластификатора (чаще всего смеси этанола с диэтиловым эфиром), небольшие количества стабилизатора хим. стойкости П. (напр., дифениламин) и флегматизатора (напр., камфора), др. добавки. При изготовлении пироксилиновых П. после смешения компонентов и их пластификации полученную массу формуют в элементы с небольшой толщиной горящего свода (1,5–2,0 см), из которых затем удаляют растворитель. Теплота сгорания пироксилиновых П. ок. 4000 кДж/кг, объем газообразных продуктов ок. 1000 л/кг, сила пороха ок. 10⁶ Н∙м/кг. Применяют их только в ствольных системах. Баллиститы и кордиты-бездымные П. для ствольных систем и твердые ракетные топлива.

Смесевые П. — гетерог. композиции, состоящие, как правило, из кристаллич. окислителя (обычно NH₄C1O₄, 70–80% по массе) и горючего полимерного связующего (обычно синтетич. каучуки и смолы, 10–20%). Кроме того, смесевые П. могут содержать пластификаторы, порошкообразный А1 (10–20%), катализаторы горения, отверждающие добавки и др. Изготовление смесевых П. включает тщательное смешение всех компонентов (связующее находится в вязкотекучем состоянии), заполнение полученной массой изложницы или непосредственно ракетного двигателя, отверждение заряда при нагревании. Применяют в качестве смесевых твердых ракетных топлив. По сравнению с баллиститами смесевые П. обладают более высокой уд. тягой, меньшей зависимостью скорости горения от давления и температуры, возможностью регулирования физ.-мех. характеристик и скорости горения при помощи присадок. Благодаря высоким эластич. свойствам смесевых П. можно изготовлять заряды жестко-скрепленными (на клеевой основе) со стенкой двигателя, что резко увеличивает коэф. наполнения топливом двигательной установки.

К смесевым П. относят также дымные (черные) П. Окислителем в таких П. служит KNO₃ (70–80% по массе), горючим-уголь (10–20%), связующим-сера (8–10%). Дымный П. легко воспламеняется под действием искры и пламени; т. всп. ок. 300 °C; более чувствителен к удару, чем некоторые бризантные ВВ. Скорость горения запрессованных зарядов таких П. при атм. давлении 8–10 мм/с.

Процесс изготовления дымного П. включает измельчение исходных компонентов, их смешение, уплотнение смеси, зернение, полирование и сортировку. Применяют дымный П. в патронах для охотничьих ружей, снаряжения дистанц. колец в трубках и огнепроводных шнуров, в воспламенителях к зарядам из нитроцеллюлозных П., зарядах типа шрапнели.

Раньше всех был применен дымный П., место и время изобретения которого точно не установлены. Наиб. вероятно, что он появился в Китае, а затем стал известен арабам. В Европе (в т. ч. в России) дымный П. начали применять в 13 в.; до сер. 19 в. он оставался единственным ВВ для горных работ и до кон. 19 в.-метательным средством. Пироксилиновый П. впервые получен в 1884 П. Вьелем, кордит-ный — в кон. 19 в. в Великобритании, баллиститный — в 1887 А. Нобелем. В России производство бездымного П. осуществлено в 1890 благодаря работам Д. И. Менделеева. Заряды из баллиститных П. для ракетных снарядов впервые разработаны в СССР в 30-х гг. и использовались в Великую Отечественную войну в гвардейских минометах "Катюша".

Лшп.: Сарнер С., Химия ракетных топлив, пер. с англ., М., 1969; Горст А. Р., Пороха и взрывчатые вещества, 3 изд., М., 1972.

_{Б. С. Светлов}