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). Пороха-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 пороха 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 порохов происходит послойно -параллельными слоями в направлении, перпендикулярном пов-сти горения заряда. Скорость тепло- и газовыделения определяется величиной пов-сти заряда и линейной скоростью горения. Пов-сть заряда порохов 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 пов-сти заряда при горении изменяется по-разному. Горение с уменьшением пов-сти заряда наз. дегрессивным и сопровождается уменьшением скорости газовыделения, горение с увеличением пов-сти наз. прогрессивным. В случае постоянной или слабо увеличивающейся пов-сти горящего заряда давление в стволе орудия или ракетной камере остается приблизительно постоянным.

Скорость горения порохов U увеличивается с повышением давления р окружающего газа и т-ры заряда Т₀ по ур-нию: U = Bp^v(l — АТ₀), где А, B и v эмпирич. постоянные, зависящие от состава порохов. В ракетной камере с рабочим давлением ~ 10 МПа скорость горения порохов 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, к-рая может колебаться от 0,1 мм для короткоствольных систем до неск. дм для ракетных двигателей. В ствольных системах порох сгорает за сотые и тысячные доли с, в ракетных двигателях-за десятки с. При горении порохов выделяется большое кол-во газов (до 1 м³/кг) с т-рой 1200-3700 °С.

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

В зависимости от хим. состава обычно различают нитро-целлюлозные и смесевые пороха. Основа всех нитроцеллюлоз-ных (бездымных) порохов-целлюлозы нитраты, пластифицированные разл. р-рителями. В зависимости от вида нитрата целлюлозы и летучести р-рителя различают пироксилиновые пороха, баллиститы и кордиты. Пироксилиновые пороха содержат пироксилин (12,2-13,5% N), следы летучего р-рителя - пластификатора (чаще всего смеси этанола с диэтиловым эфиром), небольшие кол-ва стабилизатора хим. стойкости порохов (напр., дифениламин) и флегматизатора (напр., камфора), др. добавки. При изготовлении пироксилиновых порохов после смешения компонентов и их пластификации полученную массу формуют в элементы с небольшой толщиной горящего свода (1,5-2,0 см), из к-рых затем удаляют р-ритель. Теплота сгорания пироксилиновых порохов 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 пороха для ствольных систем и твердые ракетные топлива.

Смесевые пороха-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 пороха могут содержать пластификаторы, порошкообразный А1 (10-20%), катализаторы горения, отверждающие добавки и др. Изготовление смесевых порохов 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 пороха обладают более высокой уд. тягой, меньшей зависимостью скорости горения от давления и т-ры, возможностью регулирования физ.-мех. характеристик и скорости горения при помощи присадок. Благодаря высоким эластич. св-вам смесевых порохов можно изготовлять заряды жестко-скрепленными (на клеевой основе) со стенкой двигателя, что резко увеличивает коэф. наполнения топливом двигательной установки.

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

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

Раньше всех был применен дымный порох, место и время изобретения к-рого точно не установлены. Наиб. вероятно, что он появился в Китае, а затем стал известен арабам. В Европе (в т.ч. в России) дымный порох начали применять в 13 в.; до сер. 19 в. он оставался единственным ВВ для горных работ и до кон. 19 в.-метательным ср-вом. Пироксилиновый порох впервые получен в 1884 П. Вьелем, кордитный - в кон. 19 в. в Великобритании, баллиститный - в 1887 А. Нобелем. В России произ-во бездымного пороха осуществлено в 1890 благодаря работам Д. И. Менделеева. Заряды из баллиститных порохов 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.