Badanie wpływu wodorku glinu na skład chemiczny produktów i ciepło spalania złożonych paliw rakietowych

• Autorzy: Papliński A. , Zygmunt B.

Warianty tytułu

EN

Investigation of the Influence of Aluminium Hydride AlH₃ on the Chemical Composition and Heat of Combustion of Composite Propellants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawione zostały wyniki analizy składu chemicznego oraz parametrów termodynamicznych produktów spalania złożonych paliw rakietowych zawierających wodorek glinu AlH₃. Rozpatrywane są paliwa oparte na chloranie(VII) amonu (NH₄ClO₄), w których jako lepiszcze stosowany jest kauczuk typu HTPB. Jako składniki energetyczne paliwa rozpatrywane są Al i AlH₃. Przedmiotem pracy jest zbadanie, w jaki sposób zastąpienie Al przez AlH₃ wpływa na skład chemiczny i właściwości produktów spalania. Skład chemiczny i parametry termodynamiczne produktów spalania określono za pomocą programu obliczeniowego MWEQ. Przy zachowaniu tego samego udziału masowego, wprowadzenie AlH₃ zamiast Al prowadzi do obniżenia temperatury produktów przemiany, wzrasta ilość moli produktów w stanie gazowym, odniesiona do jednostki masy paliwa. Uzyskane wyniki potwierdzają przydatność wodorku glinu AlH₃ jako perspektywicznego składnika energetycznego paliw rakietowych.

EN

The influence upon chemical composition and heat of combustion of composite propellant that occurs as a result of substitution of aluminium by its hydride AlH₃ is investigated. Propellants based on ammonium chlorate(VII) (NH₄ClO₄) modified by standard HTPB binder are considered. Chemical composition and thermodynamic parameters of combustion products are evaluated by MWEQ computer program supplied with large species database. The particular attention is paid to proper choose of thermodynamic data describing temperature dependence of heat capacity, enthalpy and entropy of chemical compounds belonging to Al-Cl-O-H group. The alteration of chemical composition and temperature of combustion products that is followed by replacement of Al by AlH₃ is illustrated in a quantitative mode. The prospective applicability of AlH₃ as an energetic component of composites propellants is confirmed.

Słowa kluczowe

PL

termodynamika; złożone paliwa rakietowe; wodorek glinu; produkty spalania

EN

thermodynamics; composite propellant; aluminium hydride; combustion parameters

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 5, Nr 1 (15)
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab.

Twórcy

autor

Papliński A.

• Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Zygmunt B.

• Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Zygmunt B., Maranda A., Buczkowski D., Materiały wybuchowe trzeciej generacji, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2007.
• [2] Maranda A., Przemysłowe materiały wybuchowe, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2010.
• [3] Kubota N., Survey of rocket propellants and their combustion characteristics, Progress in Astronautics and Aeronautics, vol. 90. Fundamentals of Solid-Propellant Combustion, pp. 1-52, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, 1984.
• [4] Kowalewicz A., Podstawy procesów spalania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2000.
• [5] Deluca L.T., Galfetti L., Severini F., Rossettini L., Meda L., Marra G., D’andrea B., Weiser V., Calabro M., Vorozhtsov A.B., Glazunov A.A., Pavlovets G.J., Physical and ballistic characterization of AlH3-based space propellants, Aerospace Science and Technology, 11, pp. 18-25, 2007.
• [6] Zygmunt B., Pietrzykowski A., Jurkowski J., Lipiński M., Dębski A., Synteza i zastosowanie wodorku glinu jako składnika paliw rakietowych, Materiały IX Międzynarodowej Konferencji Uzbrojeniowej nt. Naukowe Aspekty Techniki Uzbrojenia i Bezpieczeństwa, Pułtusk, 25-28.09.2012.
• [7] Papliński A., An implementation of the steepest descent method to evaluation of equilibrium composition of reactive mixtures containing components in condensed phases, Central European Journal of Energetic Materials, 4, No. 1-2, pp. 135-150, 2007.
• [8] Sinke G.C., Walker L.C., Oetting F.L., Stull D.R., Thermodynamic properties of aluminum hydrides, J. Chem. Phys., 47, pp. 2759-2761, 1967.
• [9] Qiu C., Olson G.B., Opalka S.M., Anton D.L., Thermodynamic evaluation of the Al-H system, Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 25, No. 6, pp. 520-526, 2004.
• [10] Wolverton C., Ozolins V., Asta M., Hydrogen in aluminum: Firstprinciples calculations of structure and thermodynamics, Phys. Rev. B, 69, pp. 144109/1-144109/16, 2004.
• [11] Glushko V.P. (red.), Termodinamicheskije svoistva individualnykh vieshchestv, vol. I-IV, Moskva, Izd. Nauka, 1978-1982.
• [12] Chase M.W. (red.), NIST-JANAF Thermochemical tables, Monograph No. 9, Journal of Physical and Chemical Reference Data, Gaithersburg, 1998.
• [13] Volkov V.T., Jagodnikov D.A., Issliedivanije i stendovaja otrabotka rakietnykh dvigatielej na tvierdom toplivie, Izdatielstvo MGTU im. E. Baumana, Moskva, 2007.
• [14] Bathelt H., Volk F., Weindel M., Der ICT-Thermodynamik-Code, Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), Pfnztal-Berghausen, 2004.
• [15] Freedman E., Thermodynamic properties of military gun propellants, Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 109. Gun Propulsion Technology, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, pp. 67-86, 1988.

Uwagi

PL

Artykuł zawiera wyniki pracy finansowanej przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju ze środków na naukę w latach 2009-2012 jako projekt badawczy nr O N209 1865 39.