2.3. НИТРАМИННЫЕ ТОПЛИВА

Для повышения энергетических характеристик топлива с пониженным содержанием дымовых частиц в продуктах сгорания в последнее время созданы ТРТ на основе нитраминов. Наиболее часто в рецептурах ТРТ используются два соединения:

Рис. 12. Нитрамины.

циклотриэтилентринитрамин (ЦТЭТН) и циклотетраметилентетранитрамин (ЦТМТН) (рис. 12). Нитраминные топлива содержат до 85% нитраминов со связующими на основе полибутадиенов с концевыми гидроксильными группами или полиуретанов; кроме того, в их состав могут входить стабилизаторы. При горении таких ТРТ «первичный дым» не образуется, а «вторичный дым» (образующийся в присутствии водяного пара) появляется лишь при низких температурах окружающей среды (ниже -30 °С).

В работе [11] дан исчерпывающий обзор термических характеристик ЦТЭТН и ЦТМТН, включающий физические свойства, особенности разложения, воспламенения и самовозгорания этих соединений. Обсуждаются возможные механизмы реакций на основе результатов испытаний в ударных трубах, экспериментальных исследований воспламенения зарядов ТРТ и зависимости скоростей горения от давления и начальной температуры в широком диапазоне значений этих параметров.

Обзор [47] посвящен термохимии нитраминных топлив и включает анализ исследований их воспламенения и горения. Рассмотрены закономерности разложения топлив и кинетика реакций горения. Подчеркивается недостаток экспериментальных данных для этих процессов. Тем не менее на основе имеющихся сведений о нитраминных ТРТ можно сделать следующие выводы по их физико-химическим свойствам.

Процессы горения нитраминных ТРТ и ТРТ на основе ПХА существенно различаются. Как монотопливо ЦТМТН горит при значительно более высокой температуре, чем ПХА (3200 К по сравнению с 1400 К), и имеет более высокую скорость горения.

Для топлив со связующим ситуация иная: температура адиабатического горения смесевых твердых топлив на основе ПХА обычно составляет тогда как для нитраминных топлив — всего лишь Скорость горения таких ТРТ приблизительно в 3 раза ниже, чем у монотоплива, и находится в пределах от 1 до причем мала и температурная чувствительность скорости горения (коэффициент составляет около 0,2% на 1 К). Отличие, по-видимому, обусловлено тем, что температуры плавления указанных нитраминов значительно выше, чем у ПХА, а по содержанию кислорода они более или менее сбалансированы (ПХА обогащен кислородом). Следовательно, в составе нитраминных топлив содержится больше горючего, чем в топливах на основе ПХА. Интересно отметить, что, хотя по нитраминным ТРТ опубликовано множество работ, содержащих численные значения скоростей горения, в открытых публикациях имеются лишь относительные данные по их удельному импульсу. О том, что нитраминные топлива применяются на практике, свидетельствует публикация в декабрьском номере журнала Aeronautics and Astronautics за 1983 г. , где есть упоминание о новом двухрежимном РДТТ для ракеты «Стандард».