Szacowanie właściwości termodynamicznych i termochemicznych stałych heterogenicznych paliw rakietowych zawierających związki neutralizujące

• Autorzy: Gańczyk-Specjalska Katarzyna , Bogusz Rafał , Lewczuk Rafał , Magnuszewska Paulina

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.5897

Warianty tytułu

EN

Estimation of thermodynamic and thermochemical properties of solid heterogeneous rocket propellants containing scavengers

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Nowym trendem w rozwoju stałych heterogenicznych paliw rakietowych (SHPR) jest obniżenie emisji gazów, powstających w trakcie spalania tych paliw powodujących pozostawianie śladu za dyszą rakiety, który tworzy się w wyniku kondensacji produktów spalania, m.in. chlorowodoru. Zgodnie z klasyfikacją AGARD powstające dymy nazywamy dymami wtórnymi. SHPR na bazie chloranu(VII) amonu (powszechnie stosowanego utleniacza) wytwarzają znaczne ilości chlorowodoru w produktach spalania. Istnieją różne metody na obniżenie emisji dymów wtórnych. Jedną z nich jest wprowadzenie do SHPR związków neutralizujących. Jako związki neutralizujące stosuje się sole metali ziem alkalicznych. Przeprowadzono szacowanie właściwości termodynamicznych i termochemicznych SHPR zawierających wybrane związki neutralizujące z wykorzystaniem programu ICT-Code (The ICT-Thermodynamic Code). Określono wpływ różnych związków neutralizujących i ich ilości na wybrane właściwości, m.in. na bilans tlenowy, gęstość, kaloryczność, impuls właściwy i ilość chlorowodoru w produktach spalania.

EN

A new trend in development of solid heterogeneous rocket propellants (SHRP) is a reduction of emission of gases, generated during combustion of propellants, leaving a trace of white smoke behind the nozzle as a result of condensation of combustion products including above all the hydrogen chloride. This smoke is called as secondary smoke in accordance with the AGARD classification. The SHRP based on ammonium perchlorate (commonly used oxidizer) generates significant amounts of hydrogen chloride in combustion products. There are various methods to reduce the emission of secondary smokes – one of them is the addition of scavengers to SHRP. Alkaline earth metal salts are used as scavengers. The estimation of thermodynamic and thermochemical properties of SHRP containing selected scavengers was carried out by using the ICT-Code software (The ICT-Thermodynamic Code). The influence of different scavengers and their amount on selected properties, e.g. oxygen balance, density, caloricity, specific impulse, and amount of hydrogen chloride in combustion products, was determined.

Słowa kluczowe

PL

paliwa rakietowe stałe; paliwa heterogeniczne; związki neutralizujące; emisja chlorowodoru; dym wtórny

EN

solid rocket propellants; heterogeneous propellants; scavengers; hydrogen chloride emission; secondary smokes

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 48, z. 150
• Strony: 59--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gańczyk-Specjalska Katarzyna

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Przemysłu Organicznego ul. Annopol 6, 03-236 Warszawa

autor

Bogusz Rafał

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Przemysłu Organicznego ul. Annopol 6, 03-236 Warszawa

autor

Lewczuk Rafał

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Przemysłu Organicznego ul. Annopol 6, 03-236 Warszawa

autor

Magnuszewska Paulina

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Przemysłu Organicznego ul. Annopol 6, 03-236 Warszawa

Bibliografia

• 1. Abd-Elghany, M., Klapötke, T.M., Elbeih, A. (2018). Environmentally Safe (chlorine-free): New Green Propellant Formulation Based on 2,2,2-trinitroethyl-formate and HTPB, RSC Advance, 11771–11777.
• 2. Bennet, R.R. (1995). Low Acid Producing Solid Propellants, Propellants and Fuels, NASA. Marshall Space Flight Center, Aerospace Environmental Technology Conference, 105-114.
• 3. Bogusz, R., Magnuszewska, P. i Florczak B. (2017). Badanie wpływu materiałów wybuchowych na wybrane właściwości heterogenicznego stałego paliwa rakietowego o zmniejszonej zawartości HCl w produktach spalania, Problemy Techniki Uzbrojenia, Vol 143, 29–45. doi: 10.5604/01.3001.0010.6308.
• 4. Cozzi, F., Manenti, S., Olivani, A., DeLuca, L.T., Ramaswamy, A.L. (2002). Ballistic Properties of Scavenged Solid Rocket Propellants, RTO-MP-091, 32.1–32.16.
• 5. D’Andrea, B., Lillo, F., Faure, A., Perut, C. (2000). A New Generation of Solid Propellants for Space Launchers, Acta Astronautica, 47, 103–112.
• 6. Jos, J. & Mathew S. (2017). Ammonium Nitrate as an Eco–Friendly Oxidizer for Composite Solid Propellants: Promises and Challenges, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 42, 470–498.
• 7. Kubota, N. (2007). Energetics of Propellants and Explosives, In: Propellants and Explosives Thermochemical Aspects of Combustion, 2 edition, WILEY VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69–112.
• 8. Lund, G.K., Spinti, M.J., Doll. D.W. (1990). Solid Propellant Formulations Producing Acid Neutralizing Exhaust, US5180452A.
• 9. Magnuszewska, P., Bogusz, R., Florczak, B. (2018). Badanie wpływu dodatków energetycznych na wybrane właściwości heterogenicznego stałego paliwa rakietowego o zmniejszonej zawartości HCl w produktach spalania, Problemy Techniki Uzbrojenia, 144, 15–30. doi: 10.5604/01.3001.0011.5821.
• 10. Scheffee, R.S. & Wheatley, B.K. (1997). Gas-generative Composition Consisting Essentially of Ammonium Perchlorate Plus a Chlorine Scavenger and an Organic Fuel, US5861571A.
• 11. Terry, B.C., Sippel, T.R., Pfeil, M.A., Gunduz, I.E., Son, S.F. (2016). Removing Hydrochloric Acid Exhaust Products from High Performance Solid Rocket Propellant Using Aluminum-lithium Alloy, Journal of Hazardous Materials, 317, 259–266.
• 12. Trache, D., Klapötke, T.M., Maiz, L., Abd-Elghany. M., DeLuca, L.T. (2017), Recent Advances in New Oxidizers for Solid Rocket Propulsion, Green Chemistry, 19, 4711–4736.
• 13. Viswanath, J.V., Vijayadarshan, P., Mohan, T., Rao, N.V.S., Gupta, A., Venkataraman, A. (2018). Copper Chromite as Ballistic Modifier in a Typical Solid Rocket Propellant Composition: A Novel Synthetic Route Involved, Journal of Energetic Materials, 36, 69–81.
• 14. Vo, T.T., Parrish, D.A. & Shreeve, J.M. (2014). Tetranitroacetimidic Acid: A High Oxygen Oxidizer and Potential Replacement for Ammonium Perchlorate, Journal of the American Chemical Society, 136, 11934–11937.
• 15. Willer, R.L. & McGrath, D.K. (1990). High Performance Large Launch Vehicle Solid Propellants, US5801325A.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).