А.В. Косточко, Б.М. Казбан
ПОРОХА, РАКЕТНЫЕ ТВЕРДЫЕ
ТОПЛИВА И ИХ СВОЙСТВА
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ И ГОРЕНИЕ ПОРОХОВ И
РАКЕТНЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ
Учебное пособие
Казань
КГТУ
2010
УДК 662.62.662.311
ББК 35.63
К 72
Косточко, А.В.
Пороха, ракетные твердые топлива и их свойства. <...> Воспламенение
и горение порохов и ракетных твердых топлив: учебное пособие / <...> Определены способы управления и регулирования процессом горения порохов и РТТ с целью их наиболее эффективного использования. <...> Теория горения порохов и
РТТ, экспериментальные методы исследования разработаны и
широко известны. <...> Техническая необходимость глубокого понимания возникновения и протекания процессов воспламенения и горения порохов в канале ствола ствольного оружия и РТТ в камере сгорания
РДТТ, а также проектирование порохов, РТТ и проведение
практических расчетов параметров горения на разных его стадиях требуют детального изучения теории воспламенения и горения. <...> Считается, что процесс горения гетерогенных систем протекает в кинетической области и
его следует рассматривать как чисто химический. <...> 7
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
РТТ – ракетные твердые топлива
ВВ – взрывчатые вещества
РДТТ – ракетный двигатель твердого топлива
ДРП – дымный ружейный порох
ПРТТ – полимерное ракетное твердое топливо
ДНТ – динитротолуол
ДБФ – дибутилфталат
ПП – пироксилиновый порох
БП – баллиститный порох
НЦ – нитрат целлюлозы
ТНГ – тринитрат глицерина
НЦП – нитратцеллюлозный порох
СББ – система ближнего боя
НГЛ – нитроглицерин (тринитрат глицерина)
ДНДЭГ – динитрат диэтиленгликоля
НГП – нитроглицериновый порох
БРТТ – баллиститное ракетное твердое топливо
РД – ракетный двигатель
8 <...> Общая характеристика процессов воспламенения
и горения порохов и РТТ
Воспламенение и горение порохов и РТТ – важнейшие процессы в явлении выстрела и при работе РДТТ. <...> Таким образом, процессы воспламенения, горения порохов (РТТ) и газообразования тесно связаны и при анализе
явления выстрела, работы <...>
Пороха,_ракетные_твердые_топлива_и_их_свойства._Воспламенение_и_горение_порохов_и_ракетных_твердых_топлив._Учебное_пособие.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Казанский государственный технологический университет
А.В. Косточко, Б.М. Казбан
ПОРОХА, РАКЕТНЫЕ ТВЕРДЫЕ
ТОПЛИВА И ИХ СВОЙСТВА
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ И ГОРЕНИЕ ПОРОХОВ И
РАКЕТНЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ
Учебное пособие
Казань
КГТУ
2010
Стр.1
УДК 662.62.662.311
ББК 35.63
К 72
Косточко, А.В.
Пороха, ракетные твердые топлива и их свойства. Воспламенение
и горение порохов и ракетных твердых топлив: учебное пособие /
А.В. Косточко, Б.М. Казбан; Федер. агентство по образованию,
Казан. гос. технол. ун-т. – Казань: КГТУ, 2010. – 209 с.
ISBN 978-5-7882-0884-8
Рассмотрены вопросы теории воспламенения и горения порохов и ракетных
твердых топлив применительно к ствольным и реактивным системам оружия.
Выяснена физическая сущность и закономерности возникновения
воспламенения и горения, протекания этих явлений. Дана оценка влияния
различных внешних факторов, определен характер этого влияния.
Изложены представления о механизме распространения процесса горения
по массе веществ. Определены способы управления и регулирования
процессом горения порохов и РТТ с целью их наиболее эффективного
использования. Даны методы экспериментальной оценки воспламеняемости
и скорости горения порохов и РТТ.
Предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей вузов
специальности 240702.
Подготовлено на кафедре химии и технологии высокомолекулярных
соединений.
Табл. 12. Ил. 76. Библиогр.: 30 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского
государственного технологического университета.
Рецензенты: заместитель генерального директора ФКП КГКПЗ
д-р техн. наук Р.Н.Яруллин
генеральный директор ФКП «Тамбовский пороховой
завод» канд. техн. наук В.Ф.Харитонов
ISBN 978-5-7882-0884-8 © Косточко А.В., Казбан Б.М., 2010 г.
© Казанский государственный
технологический университет, 2010 г.
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие…………………………………………………… 3
Введение ……………………………………………………… 5
Условные обозначения ……………………………………. ...
8
1. Основы теоретических представлений о процессах воспламенения
и горения ……………………………………….. 9
1.1. Общая характеристика процессов воспламенения и
горения порохов и РТТ………………………………………. 9
1.2. Физико-химические процессы, протекающие при горении
твердых ВВ………………………………………….
1.3. Основные принципы и выводы количественной теории
горения газов Зельдовича и Франк-Каменецкого …….
2. Зарождение и развитие теоретических представлений о
механизме горения конденсированных ВВ………………….
2.1. Молекулярно-кинетические гипотезы механизма горения
порохов…………………………………………………
2.2. Теория горения порохов Зельдовича-Беляева………
2.3. Количественная теория горения нелетучих ВВ и порохов
Зельдовича……………………………………………..
15
37
45
46
48
49
2.4. Механизмы воспламенения и горения порохов и РТТ 56
2.4.1. Общая физическая модель воспламенения и горения
……………………………………………………………...
2.4.2. Механизм вынужденного воспламенения конден56
сированных
ВВ………………………………………………… 58
2.4.3. Методы определения воспламеняемости порохов
и РТТ…………………………………………………………… 63
2.4.4. Влияние природы пороха (РТТ) на его воспламеняемость………………………………………………………..
2.4.5.
Воспламенение порохового и твердотопливного
68
зарядов………………………………………………………… 72
2.4.6. Механизм горения гомогенных нитратцеллюлозных
порохов и РТТ…………………………………………… 74
207
Стр.207
2.4.7. Пульсирующее горение баллиститных порохов…… 78
2.4.8. Механизм горения гетерогенных систем…………...
91
2.4.8.1.Особенности механизма горения полимерных РТТ 91
2.4.8.2. Зажжение и воспламенение дымных порохов…… 97
2.4.8.3. Горение дымных порохов………………………….
2.4.9. Особенности горения пористых порохов и ракетных
пороховых зарядов……………………………………….
2.4.10. Влияние различных факторов на процесс горения
98
101
порохов и РТТ………………………………………………….. 110
2.4.10.1. Влияние давления на процесс горения порохов
и РТТ…………………………………………………………… 110
2.4.10.2. Влияние начальной температуры порохов и РТТ
на скорость горенияна ……………………………………….
2.4.10.3. Влияние состава и теплотворной способности
порохов (РТТ) на скорость их горения…………………….
2.4.10.4. Влияние плотности порохов (РТТ) и структуры
рохов и РТТ…………………………………………………… 121
3. Горение металлов…………………………………………..
3.1. Металлы как горючие компоненты РТТ…………….
3.2. Теория горения металлов…………………………….
4. Газодинамические эффекты на горящих поверхностях
каналов шашек РТТ и пороховых элементов………………..
116
119
на скорость их горения……………………………………….. 120
2.4.10.5. Влияние катализаторов на скорость горения по126
126
128
137
4.1.
Эрозионное горение порохов и РТТ………………… 138
4.1.1. Явление эрозии……………………………………… 138
4.1.2. Механизм эрозионного горения порохов и РТТ…..
4.1.3. Особенности горения порохов с узкими каналами
138
и ихпоследствия……………………………………………….. 153
5. Вторичные физические явления, возникающие при горении
порохов и РТТ…………………………………………….. 170
5.1. Об условности понятия «устойчивость горения» порохов
и РТТ…………………………………………………...
5.2. Неполное (незавершенное) горение твердого топлива
в камере сгорания РДТТ …………………………………... 177
170
208
Стр.208
5.3. Явление нестабильного горения…………………….... 180
5.4. Предельные проявления термогазодинамического
воздействия продуктов горения на горящую поверхность
каналов шашек РТТ и пороховых элементов……………… 189
5.4.1. Появление «ряби» на горящей поверхности шашки
РТТ……………………………………………………………… 190
5.4.2. О прогарах…………………………………………… 193
5.4.3. Разрушение твердотопливных зарядов и РД как результат
воздействия энергии резонансного горения………..
5.4.4. Устранение нестабильного горения зарядов РТТ
195
197
Заключение…………………………………………………… 202
Библиографический список…………………………………… 204
209
Стр.209