Пиротехнические элементы, имеющие диаметр более 12,7 мм, условно называют зарядами или блоками. Применение зарядов в воспламенителях типа «двигатель в двигателе», упрощает их конструкцию, улучшает баллистические характеристики и увеличивает время горения по сравнению с воспламенителем е таблетками. При проектировании таких воспламенителей используются те же внутрибаллистические методы, что и для РДТТ. Основные формы пиротехнических зарядов показаны на рис. 12 и 13. Заряды, которые изготавливаются глухим прессованием, обычно называют блоками, а пиротехнические элементы, изготавливаемые литьем или экструзией (проходным прессованием) называют зарядами. Глухим прессованием под давлением до 5600 кгс/см2 пиротехнических смесей на основе перхлората калия и алюминия получены блоки диаметром до 152 мм и длиной 304 мм. Подобные блоки массой до 2,5 кг могут обеспечивать при запуске давление 14175 кгс/см2 и время горения от 30 мс. до 2 с.

Заряды воспламенителя на основе смесей металлов и окислителей, изготавливаемые литьем в корпус с последующим отверждением, прочно скрепленные с корпусом и горящие толь-ко по поверхности внутреннего канала, пока находятся в стадии разработки. Успешно изготовлены методом литья заряды из составов, содержащих цирконий, нитрат калия и полисульфидное связующее, а также алюминий, бор и перхлорат аммония с фторуглеродным связующим.

Одним из первых воспламенительных составов, нашедших широкое применение в виде гранул и таблеток явился дымный порох. Химический состав дымного пороха (в % по массе):

калиевая селитра — 75

древесный уголь —15

сера —10

Дымный порох обладает высокой химической стойкостью и физико-химической стабильностью. Сам он легко воспламеняется от инициатора и обладает лучшей воспламеняющей способ-ностью по сравнению, например, с двухосновными ТРТ.

Черный порох используется в воспламенителях, к которым не предъявляются высокие внутрибаллистические требования. Он обладает высокой гигроскопичностью и способностью к самопроизвольному прекращению горения на больших высотах. Калорийность его 755 кал/г; температура горения 2400— 2500 К; скорость горения 29 мм/с (при 1 кгс/см2); плотность 1.61,.7 г/см3, а гравиметрическая плотность зависит от размеров зерен и находится в пределах 0,94,15 г/см3. Указанные недостатки вызвали необходимость разработки пиротехнических составов с повышенной калорийностью и температурой продуктов сгорания, которые наиболее полно удовлетворяли бы требованиям, предъявляемым к средствам воспламенения зарядов ТРТ. Основные компоненты, входящие в пиротехнические составы, можно разбить на следующие группы [19, 23, 25, 31, 33]:

Для расчета используется уравнение теплообмена между продуктами сгорания и поверхностью СТТ (с заданной температурой).

В системе уравнений независимыми переменными являются время t и осевая координата х; неизвестные величины: vx, T, р.

В качестве начальных условий рассматриваются р0 (значение которого условно принимается равным атмосферному давлению плюс 10 бар, (малая величина). Граничные условия записываются «а входе в канал заряда и сопло РДТТ. Параметры потока на входе в канал заряда принимаются распределенными равномерно. Теплообмен и потери, связанные со скачками уплотнения, вызывают уменьшение средней температуры продуктов сгорания воспламенителя. Для расчета граничных условий давления и температуры на входе в канал заряда используются уравнения неразрывности и сохранения энергии. В результате можно получить:

Начальными условиями для системы уравнений (16) — (17) являются.

На участке от входа в сопло до критического сечения течение принимается изоэнтропическим. Это позволяет вычислить скорость на входе в сопло в функции температуры продуктов сго-рания, отношения давлений в критическом сечении сопла и на входе в сопло, а также — отношения площадей поперечного сечения канала заряда и критического сечения сопла.

Рассматриваются два режима работы сопла: докритический и сверхкритический.

Для расчета локального коэффициента конвективного теплообмена (в отсутствии эффектов вдува) между потоком продуктов сгорания и поверхностью (еще не воспламенившейся) заряда СТТ применяется соотношение

После воспламенения СТТ в рассматриваемом сечении заряда величина ас принимается равной нулю если поток продуктов сгорания контактирует с негорючими (конструктивными) элементами РДТТ, то расчет теплообмена также производится с помощью соотношения (18).

Вычисление (методом итерации) коэффициента трения производится по формуле.

Для расчета скорости горения СТТ с учетом эффектов эрозионного горения используется уравнение в форме:

Уравнения (18) и (19) содержат температуру поверхности заряда Ts Для ее расчета используется дифференциальное уравнение (в частных производных) теплопроводности в заряде и соответствующее граничное условие, приравнивающее внешний поток тепла к потоку тепла внутрь заряда (функция времени). В результате ряда преобразований для расчета Ts получено обычное дифференциальное уравнение.

Уравнение (21) решается совместно с остальными уравнениями, что позволяет определить зависимость температуры продуктов сгорания в канале Т от процессов течения и теп-лообмена.

В работе Summerfuld и др. [41] рассмотренная выше система уравнении была решена численно на ЭВМ для ряда частных случаев при этом использовалась частичная линеаризация дифференциальных уравнений.

Рассмотрены существующие теории воспламенения (зажигания) ТРТ (теории воспламенения в твердой и газовой фазах, гипергольная теория воспламенения), общим положением которых является предварительный нагрев ТРТ до определенной температуры (или подвод необходимого количества тепла), при которой начинается интенсивное образование продуктов газификации или возбуждаются экзотермические реакции.

Описаны физическая картина процесса запуска РДТТ и теоретические методы его расчета. Эти методы с использованием ЭВМ позволяют при проектировании РДТТ определять влияние характеристик горения ТРТ (с учетом эрозии), эффектов трения и теплообмена, параметров воспламенителя и других характеристик на распределение давления по тракту РДТТ и диаграмму давление — время в период запуска двигателя.

Недостатками большинства применяемых теоретических мо-делей процесса в канале заряда являются рассмотрение течения в одномерной постановке, использование эмпирических и полуэмпирических зависимостей для скорости горения ТРТ и коэффициента эрозии, предположение о завершенности процесса горения и химических реакций в тонкой зоне пламени, отсутствие учета эффектов нестационарности на скорость горения и др. Усовершенствование расчетных методов позволит уменьшить количество огневых испытаний и их стоимость при отработке РДТТ.

Проанализирована роль технологических загрязнении по-верхности заряда ТРТ при возникновении аномального запуска РДТТ.

Описаны методы моделирования технологических загрязнений ТРТ для выработки технических требований к системе неразрушающего контроля РДТТ и анализа результатов аномальных запусков натурных РДТТ.