Ракетные топлива должны обеспечивать выделение заданного количества энергии с желаемой скоростью при вполне определенных условиях. В соответствии с этим требованием и следует выбирать характеристики топлива. Основным направлением в разработке перспективных ракетных топлив является поиск веществ с высоким удельным импульсом, но во многих случаях вследствие существования других технических требований приходится принимать компромиссные решения. Например, в газогенераторе желательно иметь низкую скорость горения и относительно низкую температуру продуктов сгорания ТРТ. Для некоторых ракет малого радиуса действия, например реактивного противотанкового гранатомета типа "Базука", требуется высокая скорость горения. Для стратегических ракет высокой боеготовности обеспечение компактности двигателя и безопасности зарядов при транспортировке и хранении более важно, чем достижение максимального удельного импульса. К тактическим ракетам выдвигается требование минимального дымообразования. Твердые ракетные топлива удобно характеризовать некоторой совокупностью свойств, которые можно разделить на следующие группы: энергетические свойства, баллистические, механические и общие.
2.1.1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Наиболее важной характеристикой ТРТ является удельный импульс Iуд ( В отечественной литературе применительно к ТРТ и РДТТ используется термин "единичный импульс" - приращение количества движения ракеты за счет сгорания 1 кг топлива. - Прим. перев. ), который, как правило, составляет 180-270 с в условиях на уровне моря и эталонном давлении в камере сгорания, равном 7 МПа. Согласно известному соотношению
| (1.17) |
ТРТ будет обладать высоким удельным импульсом при высокой температуре горения Тк и при малой молекулярной массе газообразных продуктов сгорания М. Этого можно достичь, используя высокоэнергетические химические соединения, имеющие малую отрицательную (или даже положительную) теплоту образования и состоящие в основном из атомов легких элементов (Li, С, Н, N, О). Количество таких соединений, существующих в твердом агрегатном состоянии при нормальных условиях, ограниченно.
2.1.2. БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Кроме высокого удельного импульса ракетное топливо должно обладать большой плотностью, необходимой для уменьшения габаритов двигателя, а также иметь приемлемые внутрибаллистические характеристики, такие, как:
(см. разд. 5.3.1);2.1.3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Твердое ракетное топливо должно иметь достаточную механическую прочность в широком диапазоне температур. Должно быть исключено растрескивание заряда при его транспортировке или хранении в условиях изменяющейся внешней температуры, а также при горении, когда заряд подвергается высоким перегрузкам и действию больших градиентов давления. В одних случаях необходимо строго ограничивать деформацию твердо-топливного заряда, в других - очень важна прочность соединения заряда с корпусом ТРТ.
2.1.4. ОБЩИЕ СВОЙСТВА
К общим требованиям, предъявляемым к ТРТ, относятся высокая физическая и химическая стабильность, низкая склонность к взрыву и детонации, пониженное содержание или отсутствие дымовых частиц в продуктах сгорания, низкая токсичность продуктов сгорания, низкая стоимость, технологичность и простота изготовления зарядов, доступность сырья для производства компонентов ТРТ.
Видно, что некоторые из приведенных требований противоречивы. Выбирать топлива следует в соответствии с условиями будущего применения двигателя. Чтобы удовлетворить некоторым указанным требованиям, в состав топлива вводят присадки (это может повлиять, например, на скорость горения ТРТ, механические характеристики, технологические операции в процессе изготовления зарядов или на характеристики воспламенения).