Тема 5. Пиротехнические составы

Пиротехнические составы представляют собой механические смеси различных компонентов, способные к закономерному горению, как за счет собственного кислорода, так и за счет кислорода воздуха. Они предназначены для получения специального пиротехнического эффекта: светового, звукового, дымового, цветового и т. п.

Пиротехнические составы широко используются в военном деле, в народном хозяйстве, при проведении торжеств (фейерверки, салюты). Основными компонентами пиротехнических составов являются горючее, окислитель и цементатор. При выборе компонентов и их количественного содержания руководствуются необходимостью получения требуемого пиротехнического эффекта.

Пиротехнические составы представляют собой смеси горючего и окислителя с различными полимерными связующими. В качестве горючего часто используются углеводородные смеси, углеводы, металлические порошки и различные соединения металлов, наличие которых обеспечивает яркость пламени, его цветность или дымообразующие свойства, а в качестве окислителя – оксиды металлов или кислородосодержащие соли, например, перхлораты и нитраты аммония и металлов. Часто догорание веществ происходит лишь благодаря кислороду воздуха, а иногда и весь процесс сгорания горючего обеспечивается полностью только кислородом воздуха.

По виду достигаемого эффекта ПС делятся на осветительные составы, фотосмеси, трассирующие составы, сигнальные составы, составы инфракрасного излучения, маскирующие дымообразующие составы, зажигательные составы.

Фотосмеси применяются для аэрофотосъемок в ночное время, для которых требуется большой поток световой энергии определенной длины волны, соответствующей чувствительности фотопленки, и малое время сгорания заряда, равное времени экспозиции фотоматериала (10^-2- 10^-3 с). Наибольшие скорости сгорания имеют стехиометрические смеси магния с окислителем – перхлоратом калия в порошкообразном состоянии.

Трассирующие составы используют в устройствах, предназначенных для указания местонахождения или траектории какого-либо изделия, чаще пули, снаряда при управляемой оператором противотанковой ракеты, называемых трассерами. Чаще употребляются составы на основе смеси порошкообразного магния с нитратом стронция для обеспечения красного цвета спектра, с оксалатом натрия - желтого цвета и нитратом бария. При этом обеспечивается видимость огневой трассы и в дневных условиях. Для повышения прочности состава и уменьшения выброса продуктов сгорания из трассера, что особенно важно для создания правильной траектории пуль, в состав вводят до 10-15% связующего - смолы.

Сигнальные составы ночного действия служат для подачи на большие рассто­яния световых сигналов по трех, четырех и пятицветной системе сигнализации (чаще используются три цвета — красный, желтый, зеленый). В отличие от осветительных составов, пламя сигнальных смесей имеет характерную «чистую» окраску, что достигается минимальным содержанием алюминия и магния, образу­ющих конденсированные продукты горения, а также использованием окислителей и горючих, образующих легколетучие парообразные продукты горения.

Составы инфракрасного излучения отличаются от обычных сигнальных по­ниженной температурой горения, обеспечивающей молекулярное излучение. Для этого в качестве горючих обычно используют ароматические соединения.

Сигнальные составы дневного действия, применяемые обычно для целеуказания при пристрелке, образуют при горении окрашенные дымы за счет специаль­ных органических цветных добавок.

Маскирующие дымообразующие составы предназначены для ослепления различного рода систем и устройств наблюдения, наведения и для прикрытия объектов. Дымообразующие составы создают в воздухе тончайшую взвесь частиц микронных размеров из твердого вещества (собственно дым) или из жидкости (в виде тумана). При этом используются составы двух типов. Первый тип составов содержит горючее, окислитель и легковозгоняющееся дымообразующее вещество, которое, возгоняясь под действием теплоты от реакции горючего и окислителя, либо непосредственно образует дым или туман, либо создает их реагируя с влагой атмосферы. Второй тип составов образует дымообразующее вещество в результате реакции горения, например, смеси гексохлорэтана с цинком или фосфора (на воздухе), которое затем, обычно реагируя с атмосферной влагой, даст аэрозоль.

Зажигательные составы предназначены для термического воздействия на объекты и живую силу. Поражение, живой силы при массированном применении этих составов достигается также мощным дымообразованием и "обескислороживанием" атмосферы. Зажигательные составы делятся на две группы: составы без окислителя и с окислителем. Составы без окислителя являются либо металлическими горючими (чаще сплавом электрон) с температурой горения на воздухе свыше 2000 °С, либо органическими горючими, чаще в виде загущенных липких, пластичных масс (напалм) или отвержденных до консистенции мыла. Зажигаются эти вещества составами, содержащими окислитель. К этой группе относится также фосфор. Зажигательные составы, содержащие окислитель, в свою очередь, разделяются на термитные - обычно прессованные смеси порошков алюминия и оксидов металлов (FезO₄, РbО); термитно-зажигательные, в которых к термитам добавлены соли-окислители; пламенные зажигательные составы, в которых оксиды металлов полностью заменены солями-окислителями. Термитные составы применяются для повреждения металлических и зажигания трудновоспламеняемых объектов. Составы на основе прессованных порошков магния и перхлоратов или нитратов калия хорошо воспламеняют жидкие и легковоспламеняемые материалы, а кроме того обладают значительной фугасностью.

Твердые пиротехнические топлива в зависимости от наличия и состава окислителя применяются для воздушно-реактивных, гидрореактивных (работающих на заборной воде), ракетных двигателей.