مروری بر سوخت جامد مرکب

[mahdavi3d 14,067]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/014M.jpg[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][color=#800000][b]مروری بر سوخت جامد مرکب[/b][/color][/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]روند توسعه و تکامل سوخت‌های جامد مورد استفاده در راکت‌ها و موشک‌های بزرگ در سال‌های پیش از جنگ جهانی دوم در آمریکا آغاز شد. یکی از اولین کسانی که در آمریکا تحقیقات مهمی در این زمینه انجام داد اما به دلیل شخصیت پنهانکار و خاص خود و البته تغییر مسیر به سمت سوخت مایع، یافته‌های خود را بی‌نتیجه و دور از دسترس دیگران گذاشت، "رابرت گدارد" بود. بسیاری از یافته‌های او در سال‌های بعد توسط دیگران دوباره مورد اکتشاف قرار گرفت.
در اوایل دهه 40 میلادی یک گروه از محققان از جمله "فون کارمن" و "پارسونز" در مرکز تحقیقاتی معروف "گلسیت" روی پروژه موسوم به جِی‌تو (واحد راکت کمکی موتور جت) کار می‌کردند. کارهای این گروه در زمینه سوخت جامد مرکب در سال‌های بعد در مرکز جِی‌پی‌ال در سال 1944 پس از اعمال تغییرات در گلسیت تشکیل شد) توسط "چارلز بارتلی" تکمیل شد و به طراحی و ساخت موشک‌های "سِرجنت"، "پولاریس" و "میتوتمن" انجامید. در آن سال‌ها کشف افزودن مقدار زیادی پودر آلومینیوم به سوخت جامد به طور چشمگیری شاخص ضربه (ایمپالس) ویژه این سوخت‌ها را افزایش داد و منجر به ساخت موتورهای بزرگ شد. در اواخر دهه 40 نیز جایگزینی "آمونیوم پرکلرات" به جای "پتاسیم پرکلرات" به عنوان اکسید کننده تحول دیگری به وجود آورد.
به هر صورت سوخت جامد (بویژه نوع مرکب آن) تا امروز همچنان در حال تکامل و توسعه بوده و هرروز حجم استفاده از آن بیشتر از قبل می‌شود. در این مقاله ابتدا نگاهی گذرا داشته‌ایم به روند توسعه سوخت‌های جامد مرکب و البته در انتها نیز به طور اجمالی به ساختار کلی این سوخت پرکاربرد پرداخته خواهد شد.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/solid_CS_660.jpg[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Chapter1-pic2.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_Chapter1-pic2.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Z51.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_Z51.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/411035main_srmmixer-m.gif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_411035main_srmmixer-m.gif[/IMG][/url][/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]پیشران‌های جامد به طور کلی از دو ماده مجزا تشکیل می‌شوند که یکی از آن‌ها ماده سوختی و دیگری ماده اکسیدکننده است. در بیان علمی به مجموعه سوخت و اکسید کننده که در قالب یک ماده جامد کنار هم آورده شده‌اند "پیشران -propellant" اما اغلب واژه "سوخت" در معنای "پیشران" نیز به کار برده می‌شود. پیشران‌ها یا سوخت‌های جامد به دو دسته اصلی پیشران‌های "دوپایه - Double Base" و "مرکب -Composite" تقسیم می‌شوند. پیشران‌های دوپایه از دو ماده پرانرژی و کم‌انرژی که هردو به‌تنهایی قابلیت انجام واکنش را دارند تشکیل شده‌اند. اما در پیشران‌های مرکب، سوخت و اکسیدکننده (که هیچ‌یک به تنهایی قابلیت واکنش ندارند) به صورت بلورها یا دانه‌های مجزا در یک شبکه (ماتریس) در کنار هم قرار گرفته‌اند و در آغاز زنجیره واکنشی شروع به ترکیب شدن می‌کند. امروزه در اغلب موشک‌ها، راکت‌های پرتابگر فضایی و موتورهای فضایی از پیشران‌های جامد مرکب استفاده می‌شود که کارایی و ایمنی بالاتری نسبت به پیشران‌های دوپایه دارند.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/minot_17big.jpg[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]تاریخچه:[/b]
ماده سوختی مورد استفاده در پیشران‌های مرکب بیشتر و در حالت عادی به شکل مایع یا شبه‌مایع وجود دارد ولی قابل تبدیل به حالت جامد است. قدیمی‌ترین ماده سوختی مورد استفاده که در دهه 40 میلادی مترادف «موتور راکت» به کار می‌رفت «باروت سیاه» بود؛ هرچند نمی‌توان آن را به عنوان سوخت مرکب به شمار آورد.
در سال 1939 در مرکز تحقیقات هوافضایی "گوگنهایم" در موسسه فناوری کالیفرنیا (گلسیت) یکی از مهمترین موضوعات تحقیقاتی، توسعه پیشران جامدی بود که بتواند نیروی رانش یکنواخت و ثابتی معادل 1000 پوند را برای مدت 10 الی 30 ثانیه تامین کند. چنانچه واضح است در آن زمان هیچ نوع موتور باروتی‌ای نبود که بتواند چنین انتظاری را تامین کند.
در مجموع اینطور به نظر می‌رسید که فشار محفظه احتراق در موتورهایی با پیشران جامد از لحاظ جرقه زدن به طور مداوم بالا می‌رود تا جایی که خود محفظه احتراق (که اندازه و استحکامی در حد معمول داشته باشد) منفجر شود. به بیان بهتر اینطور به نظر می‌رسید که احتراق این نوع سوخت‌ها به صورت ذاتی ناپایدار است.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]مدیر ارشد گروه گلسیت در آن زمان تئودور فون کارمن بود. وی نظرات متخصصان را شنیده بود و از نتایج آزمایش‌ها نیز باخبر بود. در یک بعداز ظهر بهاری سال 1940 فون کارمن، چهار معادله دیفرانسیل که یک احتراق تحت کنترل و ایده‌آل را در یک موتور درون‌سوز توصیف می‌کردند، نوشته و حل کرد. مشخص شد که از نظر ریاضی در یک احتراق تحت کنترل اگر بتوان نسبت سطح گلوگاه شیپوره (نازل) خروجی به سطح ماده سوختنی در حال احتراق را ثابت نگاه داشت، فشار داخل محفظه ثابت خواهد ماند. این ثابت ماندن فشار نشان می‌داد که احتراق در چنین شرایطی می‌تواند پایدار باشد. پیش از آن آزمایشات بسیاری با باروت سیاه - و بعدها با باروت بدون دود - در این زمینه انجام شدند؛ آزمایش‌هایی که نشان می‌دادند این موتورها برای یک وسیله پرنده با قابلیت‌های مورد نیاز هنوز نمی‌توانند نیروی پیشرانش و مدت زمان کارکرد مناسب را تامین نمایند.
در سال 1938 پارسون و فورمن یک موتور "احتراق در حجم ثابت" را که با باروت بدون دود کار می‌کرد ساخته و آزمایش کردند بعد از این آزمایش‌ها نتیجه گرفتند ساخت موتوری که با ضربه‌های (پالس‌های) پی‌در‌پی بتواند به مدت 10 ثانیه نیروی جلوبرندگی تولید کند محال است. آنها پیشنهاد دادند که تلاش‌های بیشتری برای ساخت موتوری با سوخت باروت و "احتراق در فشار ثابت" انجام گیرد. در خلال سال‌های 1939 و 1940 ترکیبات مختلفی از باروت سیاه و باروت بدون دود در محفظه‌های احتراق با ابعاد مختلف از 1 تا 6 اینچ آزمایش شد. فشار خرج باروت را به حدود 6500 پوند بر اینچ‌مربع می‌رساندند و با آب‌بندی مناسب مانع از تماس خرج باروت با محفظه احتراق می‌شدند. با این حال بسیاری از این آزمایش‌ها در همان بار نخست با شکست به پایان رسیدند و ادامه نیافتند.
دلایل بسیاری از نظر مکانیکی برای عدم موفقیت این طرح‌ها شناسایی شده بود از جمله: دمای بالای جدار محفظه که موجب مشتغل شدن سوخت نزدیک محفظه می‌شد یا تجزیه سوخت در فشار بالای محفظه احتراق و... با این حال تا وقتی که به خاطر کار آزمایش‌های فون کارمن ثابت نشد که می‌تواند در یک محفظه، احتراق کنترل پایا ایجاد کرد گرایش زیادی برای حل مسائل و معضلات شناخته شده احتراق وجود نداشت.
در بهار سال 1941 نتایج آزمایش‌ها به ساخت راکتی با پیشران جامد منجر شد. سوخت این راکت در اصطلاح "آماید -amide" نامیده می‌شد. (ترکیبی از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن.) در آگوست 1941 اولین پرواز هواپیمای آمریکایی سرنشین‌دار که تنها به راکت‌های پیشران مجهز بود انجام شد. دوازده راکت به هواپیما متصل شد که 11 تای آنها عمل کردند. این هواپیما باید تا سرعت 25 مایل در ساعت توسط وسیله‌ای دیگر کشیده می‌شد و بعد از آن راکت‌ها روشن می‌شدند. این پرنده توانست به ارتفاع 20 فوتی برسد. هرچند این پرواز آزمایشی در ابتدا جزء برنامه گروه سازنده نبود ولی نشان می‌داد که می‌توان به این کاربرد جدید راکت‌ها در آینده امیدوار بود. تمایل نیروی دریایی آمریکا به در اختیار داشتن نیروی پیشران راکت‌ها به منظور سهولت برخاستن هواپیماها از روی باند ناوهای هواپیمابر و اینکه یکی از افسران بلند پایه نیروی دریایی از نزدیک شاهد آزمایش‌های گروه بود، باعث شد در سال 1942 قراردادی بین گروه و نیروی دریایی برای طراحی و ساخت راکتی با 200-پوند نیرو و زمان کارکرد 8 ثانیه با عنوان جِی‌تو منعقد شود.
بهار 1942 برای متخصصانی که تمرکز و وقت زیادی برای طراحی و ساخت موتور پیشران جامد با ضریب ایمنی بالا گذاشته بودند بسیار ملال آور و ناامید کننده بود. از طرفی از لحاظ نظری ساخت چنین موتوری ممکن می‌نمود و از سوی دیگر برای عملی نمودن چنین طرحی، هیچ ایده‌ای در دست نبود. در ماه ژوئن پارسونز طرح متفاوتی برای ماده پیشران عرضه کرد؛ پرکلرات پتاسیم به عنوان اکسید کننده (پیش از آن نیترات پتاسیم استفاده می‌شد) و آسفالت معمولی (که در جاده سازی به کار می‌رود) به عنوان چسب (شبکه یا بایندر) و سوخت. این دو را می‌شد پس از مخلوط کردن به عنوان پیشران در محفظه احتراق ریخته‌گری کرد. نتایج آزمایش‌های اولیه بر روی این ماده پیشران در گلسیت به قدری رضایت‌بخش بود که سایر طرح‌ها و تلاش‌ها برای دستیابی به ماده پیشرانی دیگر تا مدت‌ها به تعویق افتاد.
نخستین مشکلی که پارسونز در ادامه کار با آن برخورذد کرد مخالفت شدید مسئولان وقت در استفاده از پرکلرات پتاسیم به عنوان اکسید کننده بود. چرا که این ماده نا‌ایمن بودنش را در پروژه‌های قبلی ثابت کرده بود. با این حال پارسونز به این نتیجه رسید که اگر بتواند این ماده را با حداقل خلوص 99 درصد تولید کند، ایمن بودنش را تضمین کرده است. بنابراین از مخالفت‌ها با استفاده از پرکلرات پتاسیم کاسته شد و قرارداد ساخت 100 واحد راکتی 200 پوند-نیرو با زمان کارکرد 8 ثانیه با نیروی دریایی با موفقیت به انجام رسید. تولید انبوه نوع عملیاتی این واحدها نیز برای نیروی دریایی بلافاصله توسط شرکت مهندسی اِیروجت آغاز شد.
این پروژه در سال‌های بعد تجربیات بسیاری را در مورد سوخت‌های پیشران آسفالت-پایه به همراه داشت. گزارش‌های فنی منتشر شده در سال 1944 نشان می‌داد که سوخت های پیشران گلسیت-61-سی که در آن سال‌ها تولید می‌شدند از 76 درصد پرکلرات پتاسیم و 24 درصد سوخت تشکی شده بودند.
ماده پیشرانی که از پرکلرات پتاسیم به عنوان اکسید کننده استفاده می‌کرد بعد از احتراق دود غلیظ سفید رنگی تولید می‌کرد که مورد پسند نیروی دریایی نبود. برای رفع این مشکل پارسونز آمونیوم را جایگزین پرکلرات پتاسیم کرد. پرکلرات آمونیوم در هوای خشک می‌توانست تا حدی از غلظت دود سفید بکاهد ولی مقادیر غیر قابل پیش‌بینی‌ای کلراید در جت خروجی تولید می‌کند. در واقع هیدروژن و کلر می‌توانند هم کلراید هیدروژن تولید کنند و هم در مجاورت آب، اسید هیدروکلریک بسازند. با این حال این طرح اساس پیشران‌های آینده را تشکیل داد.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]در کش و قوس این پژوهش‌ها، مهندسان اهمیت نکات زیر را با توجه به محدودیت‌های طراحی اجزا‌ء موتور در مورد خصوصیات ماده پیشران دریافتند:
1. حساسیت ماده پیشران به دمای محیط در حین احتراق
2. حد پایین فشار احتراق (به طوری که احتراق ماده پیشران نامنظم و خلاف قائده نباشد.)
3. حد بالای فشار احتراق (به طوری که ماده پیشران پیش از موعد محترق نشود.)
4. خصوصیات محفظه محتوی ماده پیشران (به طوری که کاهش و افزایش دمای محیط در محدوده مجاز ماده (از نظر شیمیایی) باشد و نیز در صورت ذخیره طولانی مدت ماده پیشران موجب تجزیه آن نشود.)
5. دمای احتراق ماده پیشران
6. نرخ سوخن ماده پیشران با توجه به فشار احتراق
7. مشخصات احتراق ماده پیشران برای حصول نیروی فشاری لازم
بعد از موفقیت پروژه جِی‌تو در سال 1942، "میلز" به فکر جایگزینی برتر از آسفالت به عنوان سوخت-بایندر انتاد. تلاش‌های او و همکارانش در سال 1945 به معرفی ماده الاستومر و قابل ریختگری با عنوان "الاستومر پلی سولفاید" انجامید. این ماده در مقایسه با آسفالت به تولید پیشران بسیار بهتری در دو زمینه "محدوده دمای نگهداری" و "سختی در دمای بالا" منجر می‌شد. ویژگی دوم در طراحی‌ای که سوخت جامد از داخل شروع به سوختن می‌کرد (بر خلاف حالت سیگاری سوز) بسیار مهم بود.
در نهایت پیشرفت تحقیقات در زمینه پیشران پرکلرات-پلی‌سولفاید منجر به طراحی و ساخت موشک هدایت‌پذیر راهکنشی (تاکتیکی) سِرجنت (sergent) شد. البته در آن سال‌ها آزمایش‌ها برای توسعه انواع دیگر سوخت‌های جامد بویژه "بالیستیت" (پیشران بدون دودی که از ترکیب نیتروسلولوز و نیتروگلیسیرین ساخته می‌شود) ادامه داشت.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]ترکیب‌بندی و خواص برخی از پیشران‌های مرکب که در آن دوران ساخته شدند به شرح زیر است:
1. مواد مرکب قالب‌گیری شده: نیترات پتاسیم (20-50 درصد)، الاستومر (10)، بیکربنات آمونیوم (70-40 درصد) / ضربه (ایمپالس) ویژه 160 الی 200 ثانیه. دود فراوان حاصل از احتراق، مقاوم در برابر خردشدگی.
2. مواد مرکب قابل ریخته‌گری: نیترات آمونیوم (80 درصد)، الاستومر (18 درصد)، کاتالیست (2 درصد)، ضربه ویژه: 185 الی 198 ثانیه، دود ناش از احتراق کم، انواع مختلف آن از نظر سختی (از نرم تا ترد و شکننده) قابل تهیه است.
3. مواد مرکب قابل ریخته‌گری: پرکلرات آمونیوم (50-85 درصد)، الاستومر (50-15 درصد)، ضربه ویژه 24 الی 175 ثانیه، با اکسید کننده کم، دود زیاو و با اکسیدکننده زیاد دود کم تولید می‌کند. انواع مختلف آن از نظر سختی (از نرم تا ترد و شکننده قابل تهیه است)
4. مواد مرکب قابل ریخته‌گری: پرکلرات پتاسیم (50-80 درصد)، الاستومر (50-20 درصد)، میزان ضربه ویژه: 165 الی 210 ثانیه، دود حاصل از احتراق بسیار زیاد، انواع مختلف ان از نظر سختی (از نرم تا ترد و شکننده) قابل تهیه است.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/450887main_179554-07.jpg[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/6423ffd292c6a17402165627513ae9261-585x500.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_6423ffd292c6a17402165627513ae9261-585x500.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/urlbbzdfgb.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_urlbbzdfgb.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/800px-STS-134_solid_rocket_booster_segment_stacking.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_800px-STS-134_solid_rocket_booster_segment_stacking.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/644723main_ATK_DM_Static_Tests_full~0.JPG][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_644723main_ATK_DM_Static_Tests_full~0.JPG[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/5sbdm2.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_5sbdm2.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/ares_5_segment.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_ares_5_segment.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/182637main_SRBinspect2.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_182637main_SRBinspect2.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/385588main_DSC_0053.JPG][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_385588main_DSC_0053.JPG[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/385599main_177961-12.JPG][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_385599main_177961-12.JPG[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/ATK-Test-2.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_ATK-Test-2.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/385600main_DSC_0033_2.JPG][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_385600main_DSC_0033_2.JPG[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/385598main_177961-03.JPG][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_385598main_177961-03.JPG[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/169_7e63f79a26d8fdb6c5a8e130b60f74a3.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_169_7e63f79a26d8fdb6c5a8e130b60f74a3.jpg[/IMG][/url][/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]ساختار سوخت جامد امروزی[/b]
سوخت جامد مرکب از دو بخش اصلی "بایندر" (چسب) و "جامد" تشکیل شده است که در ادامه به مواد تشکیل دهنده هر بخش اشاره می‌شود:[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]الف-بایندر[/b]
بایندر ترکیبی است از پیش‌پلیمرهای مایع که وظیفه اصلی‌اش برقراری اتصال بین ذرات جامد و ایجاد یک شبکه پیوسته در سوخت می‌باشد. علاوه بر آن خود پلیمر می‌تواند یک ماده سوختنی بوده و همچنین با اضافه شدن عناصری دیگر نظیر نرم‌کننده‌ها، عامل‌های شبکه‌ای شدن و... قابلیت‌های شیمیایی نیز می‌تواند داشته باشد. امروزه بایندرها از عناصر زیر تشکیل شده اند:
-پیش‌پلیمرها: پیش‌پلیمرها که به عنوان عنصر اصلی بایندر در سوخت‌های مرکب بوده و بین 70 تا 80 درصد از آن را تشکیل می‌دهند.
- عامل‌های شبکه‌ای: وظیفه این نوع عامل، برقراری اتصال بین زنجیره‌های پیش‌پلیمرهاست از این جهت نقش عامل‌های شبکه‌ای در خواص مکانیکی سوخت بسیار پررنگ است.
- نرم کننده‌ها: نرم‌کننده با داشتن نقش یک مکمل ضروری در بایندر ضمن کاهش چسبندگی برای آسان شدن فرایند ساخت، روی خواص مکانیکی بایندر نیز تاثیر می‌گذارد. معمولا نرم‌کننده ها از جنس روغن بوده و قابلیت واکنش دادن با پلیمر را ندارند.
-افزودنی‌ها: مواد افزودنی مانند شتاب‌دهنده‌ها، تعدیل‌کننده‌ها، کانالیست‌ها که هم به صورت مایع و هم جامد می‌توانند باشند لین مواد معمولا به مقدار بسیار کمی به بایندر اضافه شده و خواص سوختی آن را نظیر نرخ سوزش افزایش می‌دهند. البته این افزودنی‌ها اغلب، ضربه (ایمپالس) ویژه را بین 1 تا 2 درصد کاهش می‌دهند ولی روی باقی خواس سوزش سوخت تاثیر مثبت دارند.
-دیگر افزودنی‌ها: بر اساس نیازی که از سوخت وجود دارد می‌توان انواع دیگری از افزودنی‌ها را نیز برای تغییر خواص آن اضافه کرد. از جمله این افزودنی‌ها می‌توان به آنتی‌اکسیدان‌ها و عامل‌های پایدار کننده احتراق اشاره کرد.
در طول ده‌ها سال گذشته تعدادی از بایندرهای پر کاربرد از قرار زیر بوده‌اند:
پلی سولفاید:
پلی‌سولفاید اولین الاستومر چسباننده بود که در آن زمان برای کاربرد در موتور راکت‌ها با استفاده از دی‌کلرودی‌اتیل، (یک پلیمر با وزن مولکولی کم) ساخته شد و از پلی سولفاید سدیم به عنوان چسباننده مایع استفاده می‌شد، وقتی این ترکیب با عامل شیمیایی مناسب (مثلا اکسید روی) ترکیب می‌شد، پیوندی بین پلیمر‌های مجاور هم ایجاد می‌شد تا تشکیل شبکه‌ای از لاستیک مصنوعی دهد. سوختی که حاصل می‌شد می‌توانست به راحتی در دمای 40- درجه فارنهایت عمل کند و این یک پیشرفت بزرگ بود.
ویژگی نامطلوب پلی‌سولفایدها درصد بالای اتم‌های سولفور در آن‌ها بود. فراورده‌های احتراق حاصل جرم مولکولی بالایی داشتند و در نتیجه میزان نیروی جلوبرنده مخصوص تولیدی پایین می‌آمد. در ضمن از آنجایی که میزان اکسید کننده بالایی مورد نیاز بود، سوخت اکثر خواص مطلوب لاستیکی خود را از دست می‌داد.

پلی اورتان:
این ماده دومین الاستومر چسباننده بود. در مقایسه با پلی‌سولفاید‌ها جرم مولکولی متوسط پلی‌اورتان‌ها موجب تولید گاز خروجی کمتری می‌شد و این به خاطر نبود سولفور در ترکیب شیمیایی این سوخت بود. با این حال برای به‌دست‌آوردن میزان یکسان نیرو این مواد به اکسیژن کمتری نیاز داشتند. این ماده در مقایسه با پلی‌سولفاید‌ها (که تنها توسط یک شرکت تولید می‌شدند) هم قیمت پایین‌تری داشت و هم دسترسی و کار با آن اسانتر بود.

پلی بوتادین اکلریک اسید:
همزمان با گسترش پلی‌اورتان‌ها نوعی از پولی‌بوتادین‌ها که تعداد بالای زنجیرهای پلیمری داشتند مورد توجه سازندگان راکت‌ها قرار گرفت. از نظر فیزیکی این مواد به خاطر قابلیت آن‌ها در عمل کردن در گستره وسیع دمایی انتخاب مناسبی بودند. در واقع توانایی تحمل نرخ تغییر شکل‌های شدید در سوخت (مثلا هنگام جرقه‌زنی در یک راکت با قطر بالا) وابسته به کیفیت خواص ماده سوختنی در دماهای پایین (مثل نقطه شکست یا میزان تغییر طول) است. آغاز گسترش استفاده از این ماده در اوایل دهه شصت میلادی بود. مزیت پلی‌بوتادین اکرلیک اسید نسبت به پلی‌اورتان پیچیدگی کمتر بود.

پلی بیوتادین‌های بدون کربوکسی (سی‌تی‌پی‌بی):
در آغاز دهه شصت میلادی با گسترده شدن کاربری راکت‌ها و موشک‌ها و استفاده‌های مختلف از آن‌ها در شرایط کاری بسیار متفاوت، یافتن سوخت‌هایی با ساختار مولکولی سفارشی که نیاز مربوطه را جوابگو باشد برای طراحان راکت بسیار هم‌تر از قبل شد. یکی از بهترین انواع پلیمرهایی که برای پاسخگویی به درخواست مشتری تهیه شد و به مرحله کاربری رسید پلی‌بوتادین‌های بدون کربوکسی بود. در واقع این موفقیت بزرگی بود که دانشمندان توانستند گروه کربوکسیل را در انتهای زنجیره پلیمری قرار دهند. برخلاف پلی‌بوتادین اکرلیک اسید که در آن ترتیب خاصی در مورد محل قرارگیری گروه کربوکسیل وجود نداشت.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Delta_II-NROL-21-Vandenberg-20061214.jpg[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/2011-7572.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_2011-7572.jpg[/IMG][/url][/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]در هر حال وجود تقاضاهای متعدد برای سوختی با قابلیت اعتماد بالاتر و عملکرد بهتر، نشان می‌داد که باید منتظر سوخت‌های جامد بهتری بود. به عنوان نمونه برای ارتقای سی‌تی‌پی‌بی (carboxy-terminated polybutadiene)، داشتن دانش بیشتر در مورد جرم مولکولی و توزیع آن ضروری به نظر می‌رسید. در تحقیقات بعدی اثرات ساختار مولکولی (در مورد ترکیبات ایزومر) و نیز اثرات ناخالصی‌ها (هر چند ناچیز) بر روی عملکرد مکانیکی سوخت مورد بررسی قرار گرفت.
از دیگر ترکیبات مورد استفاده در این حوزه می‌توان به پی‌بی‌ای‌ان ( Acide Acrylonitril Terpolymer Polybutadiene Acrylic) که در دهه‌های 60 و 70 به‌صورت گسترده در راکت‌های تقویتی جانبی پرتابگرهای فضایی عظیم (نظیر شاتل و تایتان 3) مورد استفاده قرار می‌گرفت و همچنین به اچ‌تی‌پی‌بی (Hydroxyl-Terminated Polybutadiene) اشاره نمود.اچ‌تی‌پی‌بی یکی از جدید‌ترین دستاوردهای این حوزه محسوب شده ئ در راکت‌های عظیمی نظیر دلتا-2، دلتا-3، آریان، تایتان-4بی و دلتا-4 مورد استفاده قرار گرفته است.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Titan4B_on_Launch_Complex_40~0.jpg[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Titan_IVB_launching_Lacrosse_satellite.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_Titan_IVB_launching_Lacrosse_satellite.jpg[/IMG][/url][/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]ب-جامد[/b]
بخش موسوم به "جامد" سوخت مرکب از ذو قسمت عمده تشکیل شده است: اول اکسیدکننده‌هایی مانند نمک ‌های پرکلرات و نیترات که بین 60 تا 80 درصد سوخت را تشکیل می‌دهند و دوم سوخت‌هایی مانند پودر آلومینیوم که حداکثر 25 درصد سوخت مرکب خواهند بود. هر دوی این‌ها به صورت پودر جامدی بوده که شکل و اندازه ذرات‌شان تعیین حداکثر مقدار مجاز به کار رفته در بایندر تاثیر مستقیم دارد.
امروزه اغلب از پرکلرات آمونیوم به عنوان اکسیدکننده استفاده می‌شود. از ویژگی‌های آن تولید حرارت بالا و تولید خوب گاز (نه‌دود) می‌باشند. البته پرکلرات پتاسیم نیز همچنان برای دستیابی به نرخ سوزش بالا استفاده می‌شود. تولید حرارت بالا به همراه مقدار کمی گاز از خصوصیات آن است. نیترات آمونیوم نرخ سوختن پایینی دارد و تولید حرارت کم و گاز زیاد از خواص آن است. این اکسید کننده برای انجام عمل احتراق به مقادیر بیشتری بایندر (سوخت) نیاز دارد. مقادیر بیشتر سوخت بی‌گمان دود بیشتری تولید می‌کند. این ماده بعد از احتراق گازهای سمی و ذرات جامد تولید نمی‌کند. به همین دلیل می‌تواند در آینده به عنوان یک ماده پیشران "دوستدار محیط زیست" به کار رود.
پرکلرات‌لیتیوم اکیسد کننده دیگری است که در سال‌های اخیر از آن استفاده شده و می‌تواند در بعضی پیشران‌های بسیار دما-بالا استفاده شود در عین حالی که بسیار نسبت به رطوبت هوا حساس است.
پرکاربرد‌ترین عنصر فلزی استفاده شده در دنیا برای تولید سوخت جامد مرکب، آلومینیوم است. البته عناصر فلزی دیگری نیز آزمایش شده‌اند ولی همواره پودر آلومینیوم از تمامی جهات و از جمله قیمت، برتری قابل ملاحظه‌ای نسبت به دیگر مواد دارد.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]گردآوری و تالیف: سید علیرضا شوبیری - حسام سلیمی
ماهنامه صنایع هوافضا - شماره 72 - بهمن 90 -صفحات 58 الی 64[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/buildingvega.jpg[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/solid_fuel1.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_solid_fuel1.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/url75298.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_url75298.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/1-buildingvega~0.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_1-buildingvega~0.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/gal_main-pic26.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_gal_main-pic26.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/taurus7.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_taurus7.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/ariane-5-flight-193.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_ariane-5-flight-193.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/zf9astand.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_zf9astand.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/url65484.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_url65484.jpg[/IMG][/url] [url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/2003_zefiro_bourget.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_2003_zefiro_bourget.jpg[/IMG][/url][/font][/size]

[amorjy 33]

[right][font=comic sans ms,cursive]یه بنده خدایی از تحقیقات ایران در این ضمینه واسم چیزایه جالبی میگفت[/font][/right]
[right][font=comic sans ms,cursive]از جمله اینکه:[/font][/right]
[right][font=comic sans ms,cursive]در اوایل کار چندین مرتبه بعد از قالب گیری به دلیل عدم رعایت موارد ایمنی آتش سوزی های وحشتناکی اتفاق افتاده بود[/font][/right]
[right][font=comic sans ms,cursive]قدیما فقط میتونستیم قالب یک تکه درست کنیم و نمیتونستیم تکه هارو بهم بچسبونیم[/font][/right]
[right][font=comic sans ms,cursive]قالب گیری دقیق و اون شکل ستاره کلی سختی داشته براشون چون اگه مقداری حالت سوختن تغییر کنه باعث تغییر جهت موشک میشه[/font][/right]
[right][font=comic sans ms,cursive]خدارو شکر که به لطف خدا به تکنولوژی دست پیدا کردیم[/font][/right]

[mohammadarea51 3,205]

پی دی اف سوخت جامد

[url="http://mbekranch.persiangig.com/document/sookhte-jamed.zip/download"]http://mbekranch.per...ed.zip/download[/url]

[b][size=5]مشخصات مقالة اصلي[/size][/b]

[left]Solid propellants, K.O.Hartman (Alliant techsytems, Allegancy ballistics laboratory), Scott
morrow U.S. Army
[/left]
[b]مترجمين
نويد توسلي
اسدالله بهمني[/b] ویرایش شده در آبان 92 توسط mohammadarea51

[PersianKing 1,129]

سلام و درود و تشکّر! بسیار ممنون از بحث خوبی که آغاز و باز کردید، حالا دوستان مطلع بیان بشینند روی صندلی داغ که ما کاربران مستضعف طباطبائی(هم ضعف قدرت و جایگاه ، هم علم!) سؤالاتمون رو بپرسیم! به عنوان اولین سؤال، یکی از مهمترین خواص موتورهای موشکی سوخت جامد این هست که با روشن شدنشون، تا آخر میسوزند؛ چرا نمیشه موتور سوخت جامد رو در اواسط کار خاموش و سپس بنابر نیاز روشنش کرد؟ مربوط به جرقه زدنش(برای روشن کردن مجدد) میشه؟ یا که واکنش های شیمیاییش رو نمیتونند متقف کنند(حتی با بستن دریچه موتور موشکی)؟

[Aspahbod 2,776]

[quote name='PersianKing' timestamp='1382718833' post='345561']
سلام و درود و تشکّر! بسیار ممنون از بحث خوبی که آغاز و باز کردید، حالا دوستان مطلع بیان بشینند روی صندلی داغ که ما کاربران مستضعف طباطبائی(هم ضعف قدرت و جایگاه ، هم علم!) سؤالاتمون رو بپرسیم! به عنوان اولین سؤال، یکی از مهمترین خواص موتورهای موشکی سوخت جامد این هست که با روشن شدنشون، تا آخر میسوزند؛ چرا نمیشه موتور سوخت جامد رو در اواسط کار خاموش و سپس بنابر نیاز روشنش کرد؟ مربوط به جرقه زدنش(برای روشن کردن مجدد) میشه؟ یا که واکنش های شیمیاییش رو نمیتونند متقف کنند(حتی با بستن دریچه موتور موشکی)؟
[/quote]

من میدونم که مورد دومی درست هست. اصولا این سوخت ها همراهشون اکسید کننده هست و با بستن دریچه ی سوخت موتور خفه نمیشه. حالا مورد اول رو نمیدونم و شاید این مشکل هم باشه.