7.3. Пороховые газогенераторы

ИСГ на основе порохового газогенератора состоит из последовательного соединения порохового газогенератора, ограничительного дросселя, фильтра и привода. В пороховом газогенераторе находится пороховой состав, который после зажигания равномерно горит при

о пределенных условиях в течении заданного времени работы t_р. Для организации горения пороха необходим ограничительный дроссель (Др), наличие которого обеспечивает горение с постоянной скоростью. Так как пороховые газы очень "грязные", то в схеме обязательно должен быть фильтр (Ф). Для предотвращения взрыва в пороховом ИСГ обычно предусматривают сбросной клапан (СК).

Ниже приводится временная диаграмма изменения давления в ИСГ. Источником энергии в данной схеме является пороховой газогенератор (ПГГ), в которм запасена и хранится положенное время энергия для работы схемы. ПГГ создает газ при сгорании порохового состава. Особенностью порохов является то, что в них имеется как горючее так и окислитель, которые до поры до времени мирно соседствуют. При превышении температуры выше температуры зажигания это мирное соседство нарушается и происходит горение.

П роцесс горения в зависимости от рецептуры пороха может проходить бурно или достаточно пристойно. Последнее свойственно пороховым составам, применяемым в ПГГ.

В настоящее время в ракетной технике применяются два основных вида пороховых составов: баллистные и смесевые. Баллистные (коллоидные, гомогенные, двухосновные) имеют в качестве основы органические соединения, включающие богатые кислородом нитро- или нитратные группы. Таким образом в баллистном топливе и горючее (элементы С и Н) и окислитель ( О ) входят в структуру одной молекулы. Таким главным компонентом является нитроклетчатка, продукт нитрации целлюлозы. Вторым обязательным компонентом является растворитель (пластификатор), например нитроглицерин.

Смесевые твердые топлива представляют собой механическую смесь тонкоизмельченного минерального окислителя (например, перхлорат аммония), органического горючего-связки ( например, каучук)и металлических добавок (например, алюминий).

Д ля описания процесса горения принято использовать гипотезу о послойном горении и закон скорости горения: зависимость скорости перемещения фронта горения от давления p_г пороховых газов. На примере степенного закона горения можно записать для скорости перемещения фронта горения

где v_o и g параметры порохового состава, скорость гррения порохов, применяемых в газогенераторах, составляет около 1 см/сек .

dV/dt = A_ш*(dl/dt),

где в скобках есть не что иное как скорость горения (перемещения фронта). С учетом понятия плотности пороха , получим для расхода

Расход газа через разделительный дроссель при условии сверхкритического истечения будет

Расходы газа естетсвенно равны

G₁ = G₂.

Если расходы не равны то газогенератор или погаснет или взорвется.

Так как показатель степени в законе скорости горения g меньше единицы, то процесс горения пороха является устойчивым.

Графическое решение последнего уравнения приведено на рисунке. Так как показатель степени меньше единицы, то решение и, соответствеено, режим горения являются устойчивыми.