Современные и перспективные высокоэнергетические компоненты смесевы

образования и только одно из трех соединений группы — гексанитрогексаметилентетрамин — имеет достаточную энергетику (АН? = 891 кДж к г 1) и кислородный баланс (-11,7 %) при предпо­

лагаемой плотности 1900 кг-м”3. Полное нитрование углеродных ато­ мов приведет к меньшей энтальпии образования (640 кДж-кг-1), и мо­ лекула будет являться окислителем (кислородный баланс составляет 228,0%).

2.2.4. Каркасные нитрамины

Из группы каркасных нитраминов, по расчетам [61], представ­ ляют интерес шесть молекул (табл. 13, рис. 3).

Рис. 3. Зависимость энтальпии образования моноциклических и каркасных нитраминов от количества >(N-N0 2 ) групп, Y= 8,804*+222,22, Л2 = 0,8327; К =-175,02*+ 1937,1, Л2 = 0,854: О — каркасный нитрамин, ■ — моноциклический нитрамин

Расчетные данные характеристик СТРТ (связующее GAP, энер­ гетический пластификатор, энергетический наполнитель ~60 %), не оптимизированные по каждому компоненту [61], приведены в табл. 14. Для сравнения баллистической эффективности двигате­ ля со стандартным расширением газа 7/0,1 (z = 0) удельный объем­ ный импульс более выразителен, чем удельный импульс.

Первая горизонтальная строка табл. 14 относится к связующе­ му GAP, вторая и третья строки относятся к топливам с НМХ и CL-20, последующие — к топливам на основе десяти рассмот­ ренных выше соединений. В графе «эффективность...» рассмотре-

на эффективность замены НМХ на новый компонент по отноше­ нию d ls компонентаld-Is НМХ.

Из анализа данных табл. 14 следует, что наиболее перспектив­ ными по энергетическим характеристикам являются молекулы 4—6 (TNTH, HNTP, ONC) из группы призманов, имеющие сбалансиро­ ванный кислородный баланс. Выбор из этих соединений должен быть сделан исходя из других свойств (взрывчатые характеристики, стабильность, стоимость и т. п). Эти соединения обеспечивают так­ же более высокие температуры в камере сгорания (на 750-850 К вы­

ше по отношению к НМХ), что стимулирует диссоциацию СО2

иуменьшение молекулярной массы продуктов сгорания.

Ксожалению, синтез этих соединений или очень сложен (ONC) или неизвестен (TNTH, HNTP). Реализация их характери­ стик в перспективе займет длительное время.

Нитразакаркасные молекулы TNACB, TNACP, HNAW, d-HMX потенциально интересны благодаря высокой энтальпии образования, но их кислородный баланс требует дальнейшей оп­ тимизации составов СТРТ.

2.2.5. Гексанитрогексаазаизовюрцитан (CL-20, HNIW)

Наиболее доступным и широко проработанным в настоящее время каркасным высокоэнергетическим наполнителем является 2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6, 8,10,12-гексааза [5,5,0,0590311]изовюрцитан — уникальный представитель класса полициклических соединений [67-69].

Молекула CL-20 имеет компактное строение, благодаря чему плотность и энергетические характеристики соединения очень вы­ соки [46, 72].

Впервые синтезированный в 1987 году [70], CL-20 из-за слож­ ности синтеза до настоящего времени производится только в опытных производствах США, Нидерландов, Германии, Фран­ ции в количествах до 1000 кг/год.

По некоторым характеристикам (р, АН} и др.) CL-20 превос­ ходит не только НМХ, но и такие высокоплотные циклические нитрамины, как Sorgual, бициклооктоген, К-56. Некоторые харак­ теристики этих соединений приведены в табл. 15 [69], из которой видно, что CL-20 превосходит октоген по энтальпии образования, имеет лучшие кислородный баланс и плотность.

Т а б л и ц а 15

Высокоплотные циклические нитрамины

Соединение

Бицик-

Характеристика

нмх лооктоSorgual K-56 CL-20 ген

Исследование кристаллизации CL-20 показало, что вещество имеет четыре полиморфы — а, Р, g, е. Наиболее предпочтительна из них и характеризуется наивысшей плотностью полиморфа г.

После многих лет изучения различных методов синтеза разра­ ботано два способа получения CL-20. Оба способа начинаются со стадии конденсации бензиламина с глиоксалем с образованием гексабензилизовюрцитана (HBIW) [71].

HBIW

НС-СН