vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2018-63-1-27-33vestift-360Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYМОДИФИЦИРОВАНИЕ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННОГО ГЕТЕРОГЕННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЦИКЛИЧНЫМИ НИТРАМИНАМИMODIFICATION OF THE ENERGY-SATURATED HETEROGENEOUS COMPOSITE MATERIAL BY CYCLIC NITRAMINESИльющенкоА. Ф.IlyushchankaA. Ph.

член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, генеральный директор, Государственное научно-производственное объединение порошковой металлургии

Correspondent Member of National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Engineering), Professor, General Director

alexil@mail.belpak.byПетюшикЕ. Е.PiatsiushykYa. Ya.

доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора по научной работе

D. Sc. (Engineering), Professor, Deputy of General Director for Research

pet65@bk.ruКривоносО. К.KryvanosA. K.

кандидат военных наук, заместитель генерального директора

Ph. D. (Military Science), Deputy of General Director

Krivonos_ok@tut.byГосударственное научно-производственное объединение порошковой металлургии, Минск; Институт порошковой металлургии, МинскState Research and Production Powder Metallurgy Association, Minsk; Powder Metallurgy Institute, MinskГосударственное научно-производственное объединение порошковой металлургии, МинскState Research and Production Powder Metallurgy Association, Minsk2018050420186312733Copyright © Ильющенко А.Ф., Петюшик Е.Е., Кривонос О.К., 20182018Ильющенко А.Ф., Петюшик Е.Е., Кривонос О.К.Ilyushchanka A.P., Piatsiushyk Y.Y., Kryvanos A.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/360

Приведено описание способов повышения основных характеристик (плотность, теплота сгорания, температура горения, показатель газообразования) и эксплуатационных свойств (скорость и температура горения, полный и удельный импульс, свойства продуктов сгорания) энергонасыщенного гетерогенного композиционного материала введением энергетических добавок в виде мелкодисперных сферических порошков высокоэнергетических металлов или их сплавов, неметаллических материалов, дана оценка их эффективности с учетом технологичности и безопасности использования. Рассмотрено влияние основных ингредиентов композиционного материала на его эксплуатационные свойства. Дан анализ современных подходов ведущих производителей к повышению эксплуатационных свойств энергонасыщенного гетерогенного композиционного материала путем введения в его состав одного из цикличных нитраминов с последующим модифицированием пластификаторами, обеспечивающим снижение чувствительности материала. Проведены термодинамические расчеты для ряда составов энергонасыщенного гетерогенного композиционного материала, содержащего пластифицированные вторичные цикличные нитрамины. Выполнен комплекс экспериментальных исследований образцов материала различных составов и определены их основные свойства. Показана возможность равноценной замены в составе энергонасыщенного гетерогенного композиционного материала мелкодисперсного порошка алюминия на один из флегматизированных цикличных нитраминов. По результатам термодинамических расчетов и на основании комплекса экспериментальных исследований энергетических характеристик материала подтверждена возможность такой замены и определены границы приемлемого содержания цикличных нитраминов в составе энергонасыщенного гетерогенного композиционного материала. Сформулированы задачи для выхода на промышленную технологию изготовления на отечественных предприятиях рассмотренного класса материалов, модифицированных цикличными нитраминами.

Several methods have been described for increasing the main characteristics (density, heat of combustion, combustion temperature, gas formation index) and operating properties (combustion speed and temperature, total and specific impulse, properties of combustion products) of an energy-saturated heterogeneous composite material by introducing energy additives in the form of fine-dispersed spherical powders of high-energy metals or their alloys, non-metallic materials. Their efficiency has been estimated taking into account the workability and safety of use. The influence of the main ingredients of the composite material on its operating properties has been considered. An analysis of modern approaches of leading manufacturers has been given to increase the operational properties of energy-saturated heterogeneous composite material by introducing into its composition one of the cyclic nitramines with subsequent modification by plasticizers, providing a decrease in the sensitivity of the material. Thermodynamic calculations have been carried out for a number of compositions of an energy-saturated heterogeneous composite material containing plasticized secondary cyclic nitramines. A complex of experimental studies of material samples of various compositions has been performed and their main properties have been determined.  A possibility of an equivalent substitution of finely dispersed aluminum powder in the composition of an energy-saturated heterogeneous composite material for one of the phlegmatized cyclic nitramines. According to the results of thermodynamic calculations and a complex of experimental studies of the energy characteristics of the material, the possibility of such a substitution has been confirmed and the boundaries of the acceptable content of cyclic nitramines in the composition of an energy-saturated heterogeneous composite material have been determined. The tasks for entering the industrial technology of manufacturing at the domestic enterprises of the considered class of materials modified with cyclic nitramines have been formulated.

 

энергонасыщенные гетерогенные композиционные материалыцикличные нитраминыудельный импульсмодифицированиеenergy-saturated heterogeneous composite materialscyclic nitraminesspecific impulsemodificationReferencesЭнергонасыщенные гетерогенные композиционные материалы на полимерной основе. Некоторые проблемы разработки и пути их решения / А. Ф. Ильющенко [и др.] // Порошковая металлургия: Респ. межведомств. сб. науч. тр. / редкол.: А. Ф. Ильющенко [и др.]. – Минск: Беларус. навука, 2016. – Вып. 39. – С. 12–16.Ilyushchanka A. Ph., Kryvanos A. K., Piatsiushyk Ya. Ya., Smirnov G. V. Energy-saturated heterogeneous composite materials on a polymer base. Some development issues and ways to solve them. Poroshkovaya metallurgiya: Respublikanskii mezhvedomstvennyi sbornik nauchnykh trudov [Powder Metallurgy: Republican Inter-Institutional Collection of Scientific Papers]. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2016, Issue 39, pp. 12–16 (in Russian).Алемасов, В. Е. Теория ракетных двигателей: учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений / В. Е. Алемасов, А. Ф. Дрегалин, А. П. Тишин; под ред. В. П. Глушко. – М.: Машиностроение, 1989. – 533 с.Alemasov V. E., Dregalin A. Ph., Tishin A. P. Glushko V. P. (ed.). The theory of rocket engines: a textbook for students of higher technical educational institutions. Mosсow, Mashinostroenie Publ., 1989. 533 p. (in Russian).Бондаренко, С. Г. Эффективность применения гидрида алюминия для ракетно-космических двигателей на пастообразном топливе / С. Г. Бондаренко, В. А. Габринец // Авиационно-космическая техника и технология. – 2015. – № 4 (121). – С. 96–103.Bondarenko S. G., Gabrinetz V. A. Efficiency of aluminum hydride application for paste fuel aerospace. Aviatsionnokosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya = Aerospace Technic and Technology, 2015, no. 4 (121), pp. 96–103 (in Russian).Энергетические добавки в составе смесевых энергонасыщенных композиционных гетерогенных материалов / А. Ф. Ильющенко [и др.] // Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы, сварка: сб. докл. 10-го Междунар. симп. – Минск: Беларус. навука, 2017. – С. 429–440.Ilyushchanka A. Ph., Kryvanos A. K., Piatsiushyk Ya. Ya., Petrov I. V., Smirnov G. V., Sudnik L. V. Energetic additives in the composition of mixed energy-saturated composite heterogeneous materials. Poroshkovaya metallurgiya: inzheneriya poverkhnosti, novye poroshkovye kompozitsionnye materialy, svarka: sbornik dokladov 10 mezhdunarodnogo simpoziuma [Powder Metallurgy: surface engineering, new powder composite materials, welding: Collection of Reports of the 10th International Symposium]. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2017, pp. 429–440 (in Russian).Воспламенение, горение и агломерация капсулированных частиц алюминия в составе смесевого твердого топлива. II. Экспериментальные исследования агломерации / О. Г. Глотов [и др.] // Физика горения и взрыва. – 2007. – Т. 43, № 3. – С. 83–97.Glotov O. G., Yagodnikov D. A., Vorob’ev V. S., Zarko V. E., Simonenko V. N. Ignition, combustion and agglomeration of encapsulated aluminum particles in a mixed solid fuel composition. II. Experimental studies of agglomeration. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2007, vol. 43, no. 3, pp. 320–333. DOI: 10.1007/s10573-007-0045-yНовые тенденции в области создания перспективных высокоэнергетических материалов / М. Б. Талавар [и др.] // Физика горения и взрыва. – 2007. – Т. 43, № 1. – С. 72–85.Talavar M. B., Sivabalan R., Anniyapan M., Gore G. M., Astana S. N., Gandhe B. R. New trends in the development of promising high-energy materials. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2007, vol. 43, no. 1, pp. 62–72. DOI: 10.1007/ s10573-007-0010-9Шарнин, Г. П. Химия энергоемких соединений / Г. П. Шарнин; М-во образ. и науки Рос. Федерации, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: КНИТУ, 2011. – Кн. 2: N-, О-нитросоединения, фуроксаны, фуразаны, азиды, диазосоединения. – 376 с.Sharnin G. P. Chemistry of energy-rich compounds. Book 2. N-, O-nitro compounds, furoxanes, furazans, azides, diazo compounds. Kazan’, Kazan National Research Technological University, 2011. 376 p. (in Russian).Орлова, Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ / Е. Ю. Орлова. – Л.: Химия, 1973. – 688 с.Orlova E. Yu. Chemistry and Technology of Disruptive Explosives. Leningrad, Khimiya Publ., 1973. 688 p. (in Russian).Алейников, В. А. Нанопокрытия компонентов смесевых конденсированных систем / В. А. Алей ни ков, В. М. Мальцев, Ю. М. Милехин // Нанокомпозиты: исследования, производство и применение: тез. докл. Между-нар. науч.-практ. конф. по перспективным композиционным материалам «Нанокомпозиты-2004». – М., 2004. – С. 102–103.Aleinikov V. A., Maltsev V. M., Milekhin Yu. M. Nano-coating of the components of mixed condensed systems. Nano-composites: research, production and application. Nanokompozity: issledovaniya, proizvodstvo i primenenie: tezisy dokladov Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii po perspektivnym kompozitsionnym materialam“Nanokompozity-2004” [Nano-composites: research, production and application: Abstracts of the Reports of the International Scientific and Practical Conference on Promising Composite Materials “Nano-composites-2004”]. Mosсow, 2004, pp. 102–103 (in Russian).Основы практической теории горения / В. В. Померанцев [и др.]; под ред. В. В. Померанцева. – Л.: Энерго-атомиздат, 1986. – 312 с.Pomerantsev V. V., Aref’ev K. M., Akhmedov D. B., Konovich M. N., Korchunov Yu. N., Rundygin Yu. A., Shagalova S. L., Shestakov S. M. The fundamentals of the practical theory of combustion: a textbook for high schools. Leningrad, Energoatomizdat Publ., 1986. 312 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.