Коллектив ученых из НИТУ «МИСиС» провел комплексную оценку влияния нано- и микродобавок алюминия, бора, цинка, никеля, меди и молибдена на скорость горения твердого топлива, содержащего алюминиевые порошки. Эксперимент показал, что наиболее эффективными добавками являются наночастицы меди. Добавление ее в топливо позволит увеличить скорость ракет в пять раз.
Сжигание твердого топлива с последующим созданием реактивной тяги подразумевает наличие в его составе следующих основных компонентов: горючего, окислителя и катализатора. В результате действия последнего скорость реакции увеличивается, создается выброс газа, формируется реактивная струя.
На сегодняшний день в качестве горючего материала в твердом ракетном топливе используются так называемые циклические нитрамины. Однако эти вещества довольно устойчивы к действию существующих катализаторов (оксидов и производных стеариновой кислоты), что накладывает ограничение на скорость горения топлива и, как следствие, на скорость движения объекта. Поиск новых катализаторов горения различных видов реактивного топлива является ключевой задачей.
Научная группа НИТУ «МИСиС» предложила альтернативный вариант компонентного состава твердого топлива: в качестве горючего был использован порошок алюминия, катализатора - нано- и микродобавки алюминия, бора, цинка, никеля, меди, молибдена и их оксидов.
Каждая из добавок показала различную степень каталитической активности: так, например, бор увеличил скорость горения алюминизированного топлива на 10%, цинк – от 130% до 260% (в зависимости от давления в камере сгорания), а медь – на 500%, то есть, в пять раз.
Медь является традиционным катализатором, — комментирует главный автор разработки, профессор НИТУ «МИСиС» Александр Громов. – Она проявляет особую активность и в процессах горения. Однако до настоящего времени не было понятно, как нанопорошок меди влияет на процесс горения реактивного топлива».
В продолжение исследования научная группа планирует изучать физико-механические свойства составов, показавших наибольшую эффективность (Al + n-Zn, Al + n-Cu) для последующего изготовления опытных образцов.