مجله تحقیق و توسعه مواد پرانرژی
سال سوم شماره 2 (پیاپی 5، پاییز و زمستان 1386)

در این مقاله ابزارهایی که نیروی محرکه خود را از انرژی مواد پر انرژی کسب می کنند نظیر چکشهای انفجاری مورد بررسی قرار می گیرد. این ابزارها در سه دسته تفنگهای مکانیکی، حفر کننده های چاه و دستگاه های متفرقه نظیر شیرهای مکانیکی بیان شده اند. در هر سه دسته، ابزار به سیستمهایی که دارای ساختارهای قابل تکرار هستند اطلاق می شود.

تری اتیلن گلیکول دی نیترات نوعی استر نیترات پر انرژی است که کاربردهای متنوعی در فرمولاسیونهای پر انرژی مختلف دارد. در این پروژه تحقیقاتی، چگونگی نیتراسیون تری اتیلن گلیکول در مقیاس آزمایشگاهی شرح داده شده است و طبق آن، تری اتیلن گلیکول دی نیترات، تحت فرآیند نیتراسیونی با استفاده از مخلوط اسید سولفوریک نیتریک (با ترکیب درصد حدود 50/50) و تری اتیلن گلیکول با کنترل دما در محدوده (20- 0) و همزدن به وسیله جریان هوا، تولید شده و طی چند مرحله با استفاده از محلول 5/4 درصد سدیم کربنات و آب گرم پایدار شده است و در نهایت با صاف کردن، خالص سازی شده است.

پیشرانه های دوپایه کامپوزیتی اصلاح شده (CMDB) با افزودن ترکیبات پرانرژی به ساختار پیشرانه های دوپایه ساخته می شوند. این نوع پیشرانه ها به سه دسته کلی تقسیم می شوند، پیشرانه هایCMDB که حاوی پرکلرات آمونیوم (AP) و آلومینیم (Al) هستند، پیشرانه های CMDB که حاوی ترکیبات نیترامینی همچون HMX یا RDX هستند (بدون دود)، و پیشرانه های CMDB که حاوی ترکیبات AP، Al،HMX یاRDX هستند، به پیشرانه های دسته سوم، پیشرانه های پرانرژی گفته می شود. در این مقاله، بررسی خواص پیشرانه های CMDB نیترآمینی ومقایسه آنها با پیشرانه های متعارف، مد نظر است. افزودن ترکیبات نیترامینی به پیشرانه های دوپایه سبب افزایش کالری، ایمپالس ویژه ودانسیته پیشرانه می گردد. از طرف دیگراضافه کردن ترکیبات نیترآمینی به پیشرانه دوپایه سبب کاهش سرعت سوزش و خواص مکانیکی پیشرانه می شود. به منظور بهبود خواص مکانیکی، از عوامل اتصال دهنده استفاده می کنند. روش ساخت پیشرانه هایCMDB، مشابه پیشرانه های دوپایه است و به هردو روش اکسترودی و ریخته گری قابل تولید هستند. ترکیبات نیترامینی همچون HMX و RDX ضمن افزایش عملکرد پیشرانه، خواص مطلوب پیشرانه های دوپایه (بی دود بودن) و دمای پایین شعله (نسبت به پیشرانه های کامپوزیتی) را حفظ می کند. ضمن اینکه فرآیند تولید آنها ارزانتر از پیشرانه های کامپوزیتی است. به همین علت این پیشرانه ها درراکتها و موشکهای تاکتیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. دراین مقاله فرآیند تولید پیشرانه های دوپایه، مزایا و معایب پیشرانه های دوپایه ودوپایه اصلاح شده، بررسی نقش نیترآمین ها در فرمولاسیون پیشرانه های دوپایه ونتایج عملکردی آنها ارائه خواهد شد. سپس مناسب ترین وکاربردی ترین نیترآمینها جهت استفاده در پیشرانه های CMDB نیترآمینی بیان می گردد و بالاخره مزایای تولید پیشرانه های نیترآمینی به روش اکسترودی، نسبت به روش ریخته گری مورد بحث وبررسی قرارخواهد گرفت.

باتوجه به اینکه پیشرانه های جامد، از نظر انرژی به حد نهایی پیشرفت و توسعه خود رسیده اند و گرفتن سرعت دهانه بالاتر ازm/s 2000 از یک سیستم جامد امکان پذیر نمی باشد، لذا پیشرانه های مایع تفنگی بعنوان نسل جدید پیشرانه ها، جهت استفاده در این سیستمها مطرح شده اند و از سال 1970 به بعد در دنیا و به ویژه کشورهای اروپایی و ایالات متحده تحقیقات گسترده ای جهت تهیه این پیشرانه های نوین صورت گرفته است. پیشرانه های مایع در مقایسه با پیشرانه های جامد متداول، مزایایی مانند خواص حرارتی بهتر، کارایی مناسبتر، سرعت دهانه بیشتر، کاهش سایش داخل لوله سلاح، کاهش شعله دهانه، آسیب پذیری کمتر نسبت به افروزش تصادفی، انرژی در واحد حجم و... دارند در این مقاله انواع پیشرانه های مایع به کار گرفته شده در سیستم های تفنگی و اصول طراحی سیستم های تفنگی پیشرانه مایع، مورد بررسی قرار گرفته است.

ناپایداری احتراق، پدیده ای ناخواسته در عملکرد موتورها به شمار می رود و به صورت نوسانات فشار در طی عملکرد موتور، ظاهر می شود. این نوسانات، همیشه نامطلوب هستند، حتی اگر منجر به انفجار پیشرانه و موتور و نقص عملکرد آنها نشوند. در این مقاله، ضمن معرفی اجمالی پیشرانه های جامد و اجزای تشکیل دهنده آنها، مبانی احتراق آنها توضیح داده شده و ساختار شعله و نواحی مختلف احتراق در طول موتور تشریح شده است. علاوه بر این، تعاریف و کلیات مربوط به ناپایداری احتراق در موتورهای سوخت جامد ذکر شده است. با علت یابی و طبقه بندی انواع ناپایداری ها، ناپایداری های Lá، طولی و متقاطع تشریح شده اند. راه های پیش بینی ناپایداری های احتراق و همچنین معیارهای تجربی شناسایی برخی از مودهای ناپایداری نیز ارائه شده است.

پیشرانه ها ترکیباتی پرانرژی هستند که اکسیژن مورد نیاز سوزش، در فرمولاسیون آنها وجود دارد. در میان پیشرانه های پایه نیتروسلولز باروت های سه پایه به خاطر پائین تر بودن دمای محصولات و تولید حجم زیادی از گازهای غیر فعال (نیتروژن) حاصل از واکنش احتراق، از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. دو ویژگی فوق، خوردگی محفظه احتراق یا لوله پرتابه را کاهش و به تناسب، عمر سلاح را افزایش می دهد.
در این مقاله، ویژگی های شیمی فیزیکی این نوع باروت معرفی شده و فرایندهای مختلف تولید آن شامل روش های حلالی، نیمه حلالی و غیرحلالی، با طراحی پیوسته و پیمانه ای مرور شده که روش نیمه حلالی با طراحی ناپیوسته از لحاظ اقتصادی، سادگی فرایند، قابلیت مولد نمودن به عنوان روش انتخابی پیشنهاد شده است.

یکی از مهمترین اکسیدکننده های مورد استفاده در پیشرانه های موشکهای سوخت مایع، N2O4 می باشد. مراحل مختلف تولید و استفاده از این ترکیب همواره با ایجاد و انتشار کلیه ترکیبات خانواده اکسیدهای نیتروژن (NOx) همراه می باشد. با توجه به اینکه NOx از مهمترین ترکیبات شیمیایی آلاینده هوا است، در این مقاله علت اینکه NOx ها آلاینده های مهمی در هوا هستند شرح داده می شود. همچنین چگونگی تشکیل آنها در اتمسفر و اساس تکنولوژی های کنترل این آلاینده ها شرح داده می شود.