Перспективы совершенствования эм

В ведущих зарубежных государствах в 80-90-х годах ХХ века были приняты Основы концепций развития вооружения (боеприпасов) в ХХI веке.

Эти концепции предполагают переход в ближайшие 10-30 лет к применению самонаводящихся боеприпасов с БЧ высокого уровня эффективности и реактивными системами с высокими кинематическими параметрами.

Реактивные системы должны иметь двигатели, гарантирующие увеличенную дальность и как можно короткое время полета до цели, малые габариты и высокую энергию поражения цели; БЧ должны обладать значительно увеличенным поражающим эффектом и быть малогабаритны. Вооружение (боеприпасы) должны быть безопасны в эксплуатации – класс опасности 1.5 и 1.6 (по классификации ООН). Признано, что эти задачи могут быть решены за счет использования высокоплотных и высокомощных индивидуальных ВВ и на их основе – высокоэнергетических композиций (ВС, ракетных топлив, порохов).

Новые индивидуальные мощные вв

Большинство использующихся в настоящее время штатных ВВ было синтезировано уже в конце 19 века и предполагалось, что повышение энергетики индивидуальных ВВ возможно только незначительное, порядка 10-15 %.

В конце 20-го века лабораториями ВВС (США) и FOA (Швеция) было показано, что существуют нетрадиционные ЭМ и составы, и в настоящее время неясны верхние пределы энергии, которые могут иметь «химические» ВВ.

Основные пути повышения энергетических параметров ВВ – повышение плотности, низкомолекулярный вес продуктов разложения и большое выделение тепла в процессе разложения.

1) Пути повышения плотности – замещение водорода в органической молекуле энергетическими группами. Функциональные группы, содержащие азот, кислород и фтор, имеют повышенную плотность и более высокую энергетику, чем метильная группа. Плотность также меняется при изменении молекулярного строения – от линейного нитрамина к полициклическому.

2) Современное направление в синтезе энергетических молекул состоит в объединении большего числа энергетических групп в молекуле, а также формировании конденсированных молекул кольцевой и пространственных структур.

Нитросоединения. Традиционные органические ЭМ содержат нитрогруппы, которые содержат недостаточно кислорода для полного окисления углерода и водорода. В этой связи работы по созданию новых органических нитросоединений были направлены на создание нитросоединений на основе линейных углеводородов и нетрадиционных циклических:

1. FOX-7 (1,1 – диамино – 2,2 – динитроэтилен С₂Н₄N₄O₄) – бризантное ВВ, обладающее большой энергией и низкой чувствительностью; по значеням скорости и давления детонации близок к гексогену, но имеет самую низкую чувствительность среди органических нитросоединений. Впервые синтезирован в СССР (апрол).

2. TNAZ (1,3,3-тринитроазетидин, С₃Н₄N₄O₆ )- первый новый продукт в семействе нитраминов, имеет кислордный баланс и плотность на уровне гексогена, но вдвое меньшую чувствительность, низкую точку плавления (100 оС) без разложения, пригоден к переработке заливкой, но отливки его высокопористые.

3. СL-20 (гексанитрогексаазаизовюртцитан, С₆Н₆ N₁₂ O₁₂) – самое мощное на сегодняшний день молекулярное ВВ с плотностью 2,0 г/см³.

Разработаны и синтезированы новые вещества следующих классов: азидонитрамины; фуразаны и фуроксаны; азолы, азены и азины; пиридины, пиримидины и прочие бензоаналоги.

Как правило, это термостойкие или термически стабильные ЭМ, применение которых упрощает процесс производства, увеличивает срок годности и уменьшают уязвимость вооружения к случайному воздействию. Синтезируемые новые вещества должны иметь скорость детонации не ниже 9500 м/с и термостабильность не ниже 350 ^оС. Высокая термостабильность достигается введением аминогрупп, конденсацией с кольцом триазола, образованием соли, введением ковалентных связей.

Прочие вещества. Взрывчатые композиции с большой скоростью выделения энергии и малой уязвимостью к опасным воздействиям, изготовленные по золь-гель технологии, при которой гексоген и ТЭН кристаллизуются внутри решетки ксерогеля (сухого геля) SiO₂. ВВ из порошков ксерогеля и аэрогеля являются более эффективными и безопасными, чем продукты, изготовленные по традиционным технологиям.

Малочувствительные ВС и полимерные связующие к ним

Основные характеристики боеприпасов и военных ЭМ определяются как требованиями по эффективности, так и требованиями по безопасности хранения, транспортирования и эксплуатации.

Разработка современных военных ВВ осуществляется с учетом требований так называемой «Оранжевой книги» ООН и «Наставление НАТО, принципы безопасности при транспортировании военных боеприпасов и ВВ. ААSTP-2» и заключается в следующем:

-снижение чувствительности к ударной волне;

-снижение чувствительности к механическим воздействиям;

-повышение термостойкости при сохранении мощности в сравнении с подобными параметрами штатных ВВ.

Эти направления развития ВС реализуются в рамках создания национальных программ по созданию малоуязвимых (малочувствительных) ВС как основного компонента боеприпасов пониженного риска, при этом в разработке МЧВС можно выделить два основных направления:

1. Создание рецептур на основе штатных мощных ВВ-гексогена, октогена, ТЭНа – и известных полимерных связующих.

2. Создание новых мощных индивидуальных ВВ,, превосходящих или равных по мощности существующим, но по безопасности соответствующих требованиям к МЧВВ + разработка новых связующих с требуемыми энергетическими, физико-химическими и иными параметрами.

В придании ВС свойств низкой чувствительности значительную роль играют связую­щие, т.е. плавкие или жидкие отверждающиеся или пластифицированные и т.д. органические вещества, которые скрепляют частицы высокомощного ВВ (85-90% состава) в монолитный раз­рывной заряд с требуемыми физико-механическими, теплофизическими и другими свойствами.

На первых этапах в МЧВС применяли инертные полимеры, на разложение которых при детона­ции ВС расходовалось до 15% энергии заряда.

Требование сохранения/увеличения эффективности действия боеприпасов привело к необходимости нового класса связующих (полимеров и пластификаторов к ним) – активных и энергетичных.

Энергетичные связующие играют главную роль в совершенствовании технологии БПР, поэтому важно, чтобы разрабатывались связующие с нужными свойствами, т.е. иметь доста­точно низкую температуру стеклования, достаточно высокую энергию системы и не умень­шать энергию состава. Кроме того, после окончания срока хранения боеприпасов должна быть обеспечена возможность восстановления и повторного использования мощного компонен­та всех ингредиентов состава.

После длительных поисков в качестве энергетичных связующих были предложены энер­гетичные термопластичные эластомеры (ЕТРЕ). В ведущих странах НАТО были синтезирова­ны, освоены в серийном производстве и внедрены для МЧВС энергетичные полимеры, например,:

BDNPА/ВDNPF - (2,2-динитропропилацеталь)/бис (2,2-динитропропилформаль) - вместе с пластификаторами применяются в прессовочных ВС для наполнения перспективных куму­лятивных БЧ;

GAP - глицидилазидный эластомерный полимер, энергетичное связующее и пластификтор для литьевых МЧВС типа РВХ, запатентован в США в 1981 г.;

РоlуNIММО - поли (З-нитратометил-З-метилоксэтан), энергетичное связующее и пла­стификатор для литьевых отверждающихся ВС, синтезирован и запатентован в Великобритании.­

Все принятые к использованию активные связующие и пластификаторы выпускаются промышленностью и доступны по сырьевой базе.