Ignition compositions for use in ramjet engines

• Autorzy: Szemlińska Natalia , Nita Marcin , Bilar Adam , Perkowski Witold

Identyfikatory

DOI

10.22211/matwys/0246

Warianty tytułu

PL

Mieszaniny zapłonowe do zastosowań w silnikach strumieniowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of testing pyrotechnic compositions used in the ignition systems of a laboratory ramjet engine, are presented. Black powder (BP) and its formulations with a mixture of boron, potassium nitrate(V) (KNO3) and polymer binder were used as reference compositions. To modify the combustion characteristics of these formulations, additives in the form of energetic coordination complexes were utilized. The method of synthesis and results of tests carried out on the selected compounds (including sensitivity to friction and impact) is presented. The prepared pyrotechnic compositions were tested in a targeted ignition system to examine the effect of the addition of the coordination complexes on the burning speed of the mixture. The results obtained indicate that the addition of selected complex compounds increases the pressures generated by mixtures containing KNO3 and boron. This effect was not observed in the case of compositions based on BP.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mieszanin pirotechnicznych wykorzystywanych w układach zapłonowych laboratoryjnego silnika strumieniowego. Jako kompozycje bazowe zastosowano proch czarny oraz jego mieszaniny z układem zawierającym bor, azotanu(V) potasu (KNO3) i lepiszcze polimerowe. W celu modyfikacji charakterystyk spalania sporządzonych kompozycji, wprowadzono dodatki w postaci energetycznych związków kompleksowych. Zaprezentowano metodę otrzymywania zastosowanych modyfikatorów oraz wybrane wyniki badań tych związków (m.in. wrażliwość na tarcie i uderzenie). Sporządzone mieszaniny pirotechniczne badano w docelowym układzie zapłonowym w celu sprawdzenia wpływu obecności modyfikatora na prędkość spalania kompozycji. Uzyskane wyniki badań wskazują, że dodatek wybranych związków kompleksowych wpływa na zwiększenie wartości ciśnień generowanych przez mieszaniny zawierające KNO3 i bor. Wpływu tego nie zauważono w przypadku kompozycji bazujących na prochu czarnym.

Słowa kluczowe

EN

ignition; pyrotechnic compositions; ramjet engine; coordination compounds; black powder; BKN

PL

zapłon; mieszaniny pirotechniczne; silnik strumieniowy; związki kompleksowe; proch czarny; BKN

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Przemysłu Organicznego
• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 15
• Strony: 113--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szemlińska Natalia

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Aviation, Space Technologies Center, 110/114 Krakowska Ave., 02-256 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0009-0003-4792-3662

autor

Nita Marcin

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Aviation, Space Technologies Center, 110/114 Krakowska Ave., 02-256 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6185-2782

autor

Bilar Adam

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Aviation, Unmanned Technologies Center, 110/114 Krakowska Ave., 02-256 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9479-5075

autor

Perkowski Witold

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Aviation, Unmanned Technologies Center, 110/114 Krakowska Ave., 02-256 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7580-5319

Bibliografia

• [1] Balicki W., Irzycki A., Łukasik B., Snopkiewicz K. Testing of Initiation of Rotating Detonation Process in Hydrogen-air Mixtures. J. KONES 2012, 19(2): 25-34.
• [2] Kuhl A.L., Hayashi A.K., Wolański P. The Contribution of A. K. Oppenheim to Explaining the Nature of the Initiation of Gaseous Detonation in Tubes. Trans. Aerosp. Res. 2022, 267(2): 1-12; https://doi.org/10.2478/tar-2022-0007.
• [3] Khan A., Malik A.Q., Lodhi Z.H. Development and Study of High Energy Igniter/Booster Pyrotechnic Compositions for Impulse Cartridges. Centr. Eur. J. Energ. Mater. 2017, 14(4): 933-951.
• [4] Conkling J.A., Mocella C. Chemistry of Pyrotechnics: Basic Principles and Theory. CRC Press, 1985; ISBN 0-8247-7443-4.
• [5] Czajka B., Foltynowicz Z., Wachowski L. A Study of the Influence of Selected Transition Metals on the Solid State Reactivity in a Fe-KClO4 Mixture. Cent. Eur. J. Energ. Mater. 2014, 11(2): 271-283.
• [6] Babar Z., Malik A.Q. Thermal Decomposition and Kinetic Evaluation of Composite Propellant Material Catalyzed with Nano Magnesium Oxide. NUST J. Eng. Sci. 2014, 7(1): 5-14; https://doi.org/10.24949/NJES.V7I1.89.
• [7] Eslami A., Juibari N.M., Hosseini S.G. Fabrication of Ammonium Perchlorate/copper-chromium Oxides Core-shell Nanocomposites for Catalytic Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate. Mater. Chem. Phys. 2016, 181: 12-20; https://doi.org/10.1016/j.matchemphys. 2016.05.064.
• [8] Mathew S., Nair C.G.R., Ninan K.N. Thermal Decomposition Studies on Amine Complexes of Copper(II) Nitrate in Solid State. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1991, 64(10): 3201-3209.
• [9] Trzciński W.A., Hara M., Szymańczyk L. Properties and Detonation Performance of Tetraaminecopper(II) Nitrate (TACN) ‒ a Prospective Green Explosive. J. Energ. Mater. 2022; https://doi.org/10.1080/07370652.2022.2061089.
• [10] Kunzel M., Vodochodsky O., Matyas R., Jalovy Z., Pachman J., Maixner J. Tetraaminecopper(II) Nitrate and Its Effects on Ammonium Nitrate(V). Centr. Eur. J. Energ. Mater. 2017, 14(1): 169-183; https://doi.org/10.22211/cejem/67469.
• [11] Li Ch., Yan N., Ye Y., Lv Z., He X., Jinhong H., Zhang N. Thermal Analysis and Stability of Boron/Potassium Nitrate Pyrotechnic Composition at 180 °C. Appl. Sci. 2019, 9(17): 3630; https://doi.org/10.3390/app9173630.
• [12] Lee J., Kim T., Ryu S.U., Choi K., Ahn G.H., Paik J.G., Ryu B., Park T., Won Y.S. Study on the Ageing Mechanism of Boron Potassium Nitrate (BKNO3) for Sustainable Efficiency in Pyrotechnic Mechanical Devices. Sci. Rep. 2018, 8: paper 11745; https://doi.org/10.1038/s41598-018-29412-8.