The burning of compacted modified propellant charges applied as a traveling charge in the hybrid shot scheme was studied. The block charges were manufactured by pressing fine propellant grains coated by a thin film of polyvinyl butyral. A stick from several pressed pellets was insulated over its lateral surface by a thin layer of silicon paste, glued to the back of the projectile and inserted into the barrel of the 23‐mm smooth‐bore laboratory gun. The loose‐packed accelerator charge was placed in the breech. Combustion was initiated by an igniter plug placed between the traveling and breech charges. A set of piezo‐quartz gauges placed in the breech and along the barrel, as well as a frame‐target device were used for recording characteristics of the firings. It is shown that blocks of this type, applied as the traveling charge, provide a stable burning process resulting in high ballistic performance. The block traveling charge preserves its integrity in the course of its motion along the barrel, and burning envelopes its total mass when pressure in the breach passes the maximum value. The descending portion of the pressure diagram demonstrates appreciable transformation, with convex or secondary hump sections. The shape of spatial pressure profiles behind the moving projectile is also transformed, and the pressure at the projectile butt end may be higher than the pressure in the breech. Compared to the conventional charges at the same maximum pressures the muzzle velocity increment attains 340 m s−1 (or 23 %) for a light 35‐g projectile and 200 m s−1 (or 19 %) for a heavy 104‐g projectile.
The results of experiments carried out in a laboratory pulsed energy projectile (PEP) device with a high-density charge made by pressing from a fuel mixture and initiated by a low-velocity detonation wave are presented. The muzzle velocity, maximum pressure in the chamber, and the completeness of fuel conversion are determined according to the following measured characteristics: the thrust impulse, pressure diagram in the chamber, and the acceleration trajectory of the PEP. A mixture of ammonium perchlorate with 15% polymethyl methacrylate is used. Several experiments are carried out on a mixture with the addition of 20% finely ground hexogen (RDX). The charge density, the size of the ammonium perchlorate particles, and the mass of the charge and the PEP body are varied. The studied mixture ensures stable operation of the PEP device and makes it possible to obtain reproducible values of the thrust impulse and PEP speed at the maximum pressure not exceeding 1.2 GPa. The regularities that connect the characteristics being determined with the properties of the charge are established. The conditions are found under which the maximum completeness of the conversion is achieved, which in this study is 75-80%. Ways of further increasing the completeness of the transformation are outlined.
Аннотация: Излагаются результаты, касающиеся применения низкоскоростной детонации (НСД) в высокоплотных блочных зарядах для создания малогабаритных и взрывобезопасных сопловых ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) с высокой тягой и коротким (не более 2 мс) временем работы. Опыты проводили в лабораторном сопловом устройстве, состоящем из цилиндрической камеры с дожигательной полостью и блока с соплом-диффузором. Топливо готовили прессованием до пористости 2%-4% из порошкообразной смеси перхлората аммония (ПХА) с полиметилметакрилатом (ПММА) 85/15 либо из тройной смеси этих компонентов с 15% гексогена. Инициирование НСД осуществляли с помощью разработанного авторами способа с использованием таблетки прессованного гексогена определенной длины, поджигаемой штатным капсюлем-воспламенителем. Свойства таблетки подбирались таким образом, чтобы ускорение горения в ней приводило к НСД, имеющей скорость 1,4-2 км/с. Такой же процесс возбуждается в топливном заряде. Показано, что прессованные смесевые заряды обеспечивают устойчивую работу соплового устройства и высокий удельный импульс тяги, который в опытах базовой конфигурации при плотности заряжания 0,65 г/см 3 составил 222 с для смеси ПХА/ПММА 85/15 и 236 с для смеси с добавкой гексогена. Основными факторами, воздействующими на удельный импульс тяги, являются длина дожигательной полости и степень расширения сопла. При увеличении степени расширения сопла до 10 удельный импульс превысил 250 с. Основное выделение химической энергии происходит в облаке горящих частиц после прохождения фронта волны НСД. Измерения давления, проводимые с помощью высокочастотных пьезокварцевых датчиков, показали, что на стадии распространения НСД по заряду давление в волне имеет амплитуду 1-1,2 ГПа. После выхода волны из заряда в дожигательную полость давление в пике снижается до 300-400 МПа. Показано, что литые полимеризованные топлива, применяемые для горения в РДТТ, типа ПЭКА-54 не подходят для работы в режиме НСД. Структура топлив должна быть близка к той, которая характерна для прессованных зарядов. * Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 16-08-00299). 1 Институт химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук,
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.