BAMO/ NMMO/ A N系推進薬の感度特性

研 究 胎 文

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n I m I l 皿 m m I l m

BAMO/ NMMO/ A N系推進薬の感度特性

川崎秀俊事,御手洗善昭●

BAMO/ NMMO / A

A

HM

BG

,HM

.B

1 .

固体推進薬の実用上極めて盈要な性能は地境性 と物 性である｡現用の固体推進薬の中で.過盤索酸アンモ ニウム

( AP)

近年,硝酸 アンモニウム

( AN)

/ A

更に.比推力及び燃焼速度の向上が必要である｡

この報告七は

,3.3

( BAMO)

3

‑3

( NMMO)

7

3

A

AN

( HMX)

1 9 9 7

1 0

1 3

〒

8 7 0 ‑ 0 3 0 3

2 6 2 0 番地 T EL 0 9 7 5 ‑ 9 2 ‑ 2 1 4 5

nl X 0 9 7 5 ‑ 9 2 ‑ 2 2 6 3

ルベース系のベースグレイン(跡3の乱鹿はNC/NG/也 媒等‑69.2/18.7/12.1)にせき換えた推進薬の感度特 性及び燃焼特性について述べる｡

2 .

2. 1

夷験に用いた推進掛

まTa b l e

｡BAMO/NMMO( 7/3)

,BAMO

NMMO

7

3

( NG)

5 0 / 5 0

晶 ( BDNPFA) .BAMO/NMMO( 7 / 3)

8 0 0

BAMO/ NMMO

3

‑つを選択し添加 した

｡A

1 7 0L ▲ m

1 5 L L m

5 0 / 5 0

A

HMX

2. 2

推進薬の比推力を求めるために理論地境計井を実施 した｡計掛 こはGordonらの化学平衡計算プログラムSl を使用 した｡

2 . 3

推進薬の感度特性はカー ドギ ャップ試験によ り評価 を行った｡カー ドギ ャップ拭験は火薬学会規格8)に準 じて実施 した｡拭料は長さ

5 0 m

3 7 z T

3 2 A

6

1 6‑

Tab l e1Pr op e l l a nt c o mp os i t i on s

N

NG BDNPFA BNPL AN HMX

BG Cu C 1 1 9. 3 1 0. 7 ‑

‑ 5 5 1 5 ‑ 3 2 1 9. 3 ‑ 1 0. 7 ■ ‑ 5 5 1 5 ‑ 3 3 1 9. 3 ‑ ‑ 1 0. 7 5 5

1 5 ‑ 3

4 1 9. 3 1 0. 7 ■

‑

7 0 ‑

3 5 1 9.

3 1 0. 7 ‑

5 5 ‑ 1 5 3

6 BAMO/NMMO: 1 9. 3 1 0. 7

‑ 4 5 ‑ 2 5 3 BAMO/NMMO( 7/3) bi nde r .NG: ni t r ogl y c er i ne .BDNPFA: bi s ･ di ni t r o‑

pr opy l a

t a l / b

‑ di n 山opr op y t

‑ f o r T n a l ≡5 0 / 5 0 .BNPL: BAMO / NMMO( 7 / 3 ) phs t i c i Z e r ,AN: a m

ni umni t r a t e ,HMX: c y c l ot c t r a me t h y l e n et e t r a ni t r a m in e ,BG: NC/ NG/ c a t a l y s t s ‑6 9 .

2 / 1 8 . 7 / 1 2 . I , Cu ei c o pp

e rc h r o m it e 下に放いた厚さ 2m mの鉄板

に亀裂や穴が生じた場合 を偉.生じない場合を不偉とし

. 3 回とも不倫となる 最小のJ gみを限界ギャップ

長として求めた｡また.こ の時の衝撃汝圧力はイオンギャップを使って求めた7 )

アルミ版中の衝帝政速度と粒子速度を用いてユゴニオ の式の( 1 ) から計算 した｡

p=pus up

( I ) ここで. J E 衝撃波圧

九 p ‑アルミ坂の密度.U

帯革汝速度.坤 ‑粒子速度 2

. 4 推進薬の燃焼速度は田蕪井製作所 燃焼速度測定

勲ス トラン ド拭 放浪世を用い . 5,7.9.11 MPa ^の窒

素加圧下で推進 薬を燃焼させて朝定 した

｡拭科は断面が ￠7mm. 良 さ 70mm の円柱状 とし

,20 ℃ に珊温 したものを使用

3

した｡

括輿及

3 . 1 並常. 理輪燃焼性能 AN び考察 を酸化剤

として用いた推進掛 ま.穀進 上.物性上の理由か ら酎

ヒ剤を最適量含有させること が田舟である｡この敢

化剤の不足は.推進薬の燃焼効 率を低下させ.燃焼ガスの温度を下

げるとともに平均 分子量 を上げ ることか ら低比推力の原田

となってい る ｡TAbl C2 に

O

/AN 系推進薬の圧力 1 5 MPa における理由比推力

を示す｡本研究で用いた推 進掛 まAN の酎 ヒ力不足を補

う目的で.バインダー成 分に BAMα NMMO ,エネルギ

ー可塑剤といった酸素 J てランスの掛 ヽ 物質を使用

しているため.いずれの推 進薬も辞 的l 比推力を有 している｡

また. HM Xは推進 薬の比推力の向上に有効な物質 として知

られている 那.kL t : 剤が A N単独であっても N

Gを可塑剤として用 いた N0. 4 が 2 4 0 S

以上の# 帥l 比推力を示すことから.

エネルギー可塑剤を有効に利用することによ り HM X

の添加と同等の効果が発現できるといえる｡ Ta

bl e2The or e t i c a ls pe c i f i ci mpl l l s eat

l

T8 b l e3Re s u l t so f c d g a pt e s t

No Cむ _{l e ng} dg _{t h(} a _mn p ₎ J u d 酢me n t Cr _l

_{t h(} c a l _t pp C _{nm) p r} r _e i _s t i _s ^c _u ^a _r ^{l s h} _{O c k}

e( GPa )

1 1 1 5 0 〇〇〇

1 5 l l . 6 5 2 1 0 5

〇〇〇

1 0 1 3 . 4 4 3 1 0

5

1 0 1 3 . 4 4 4 0 5 〇〇〇

5 1

5 . 3 6 5 5 0 〇〇〇

5 1 5 . 3 6 6 0 5 〇〇〇

･5 1 5 . 36

0 : detonationX:tlO d e t o n a t i o n

‑ 一

(s J

u E ) ' 3 ] Z t

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q l l ○ N O l A N o 2 E ) N o 3

l

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5

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ph 1 ) 0 2 0 Fi g . 1 ming

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a s d c i z e r s o nt heb u

of BAMO/NMMO/AN/M pmpellaJlt

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5

e s s u r e ( 1 0 2 0 h qa )

F i g･ 28m i n gr a t e so f Z hMO/ NMMO

/ ANp r o p e 山 地t a J l dBAMO

/ NMMO/ AN/ HMXp r o p e l hn t 進

薬の燃焼速度 も増大する傾向にあることが分かっ た｡ 特に . この拭1削こ用いた

種類のエ

ネルギー可塑

剤の中で. N Gは推進薬の燃焼速度増大の効果が最 p

u ) ) 3 q S t t

!

J u n 2 I l l o

No 4 ANo S E )No 6

l l

5 5 Pr e s 1 0 2 0 s u r c( MPa )

Fi g. 3Bm i n Br a t e so f BAMO

/ NMMO/ ANp r o p e u a n t a J l dBAMO/ NM

MO/ AN/ B Gp r o p e l l a n t s も高 く. l l MPa に

おいて 1 5 m m / S 程度の燃焼速度を示 した｡ Fi g . 2,3 に HM X及び も Gの効果を示 した ｡HM

Xの 効果について. AN の 1 5 %を HM Xに旺換 して

も推進薬 の燃焼速度及び圧力指数にほとんど変化は綻めら

れな い｡一方 ,B Gの場合は,その添加且が増すにつれ燃 焼速度は低圧側で 3 7% ,高圧側で 1 5 % 増加 し.圧力指 致は O . 8 2 から 0 . 5 9 まで低下している｡ これ らの結果か ら. B Gは推進薬の感度を上げることな<燃焼特性を 向上させ

る効果を持っていることが見出された｡

4.

括 論

本研究により. l l AM

NMMO/ A N

系推進薬の感辞 特性 と燃焼特性について以下の緒

論を得た｡

( 1 ) エネルギー可塑剤は推進薬の比推力及び燃焼速度

の向上に有効である｡

( 2 ) HMX は推進薬の比推力を増大させるが.燃焼速度 及び圧力指数への効果はなく.また,推進薬の耐 衝専性を著 しく低下させる｡

( 3 ) 由 は推進薬の感度を上げることなく.燃焼速度の 向上及び圧力掃数の低下に寄与する｡

ここで拭験 した推進薬の中で ,BAMO/NMMO/

AN/ m 推進薬は康れた耐帯革性と燃焼特性を示 した｡

謝 辞

本研究を進めるにあたり虫盤な御指導,御助骨をい , ただいた防術庁技術研究本部第三研究所大弓義夫室長

に厚 く御礼申しあげ ます｡

文 献

l )G. K. Ga u l a m, H. S i n g h. K. R. K. Ra o , I n d i a T I ∫ .

T∝h n o 1 . . 2 5 , 7 5( 1 9 8 7 )

2 )Y. Oy l l mi , E. Ki mu r a . S . Ha y a k a w p , G. Na k a s h i t a , a n dK

Ka t e, P r o p e l l a n t s . E x p l o s

P y r

t e c h . , 2 1 , 2 7 1 ( 1 9 9 6 )

3 ) 加藤‑血 中下書臥 火薬学会聴. 5 6 ,1 3 0( 1 9 9 5 ) 4 ) 木村栄最 大弓義夫,火薬学会徒 .5 7 :1 4( 1 9 9 6 ) 5 )S . Co r d o na n da. J . Mc Br id e , NAS AS P ‑ 2 7 3 , N7 1 ‑

3 7 7 7 5( 1 9 7 1 )

6 ) 火薬学会規格 ( Ⅳ) .火薬学会 ( 1 9 9 6 )

7)

大弓義夫.木村栄秀.長山清和,火薬学会誌, 5 5 .1 9 4( 1 9 9 4 )

8 )S . P.

r

h , " LAS LS h c c kHu g o n i oDa t

" , Un i v e r ‑ s i t yo f Q山f o m ia

s , B e r k e l e r ( 1 9 8 0 )

Sensi t i ve' char ac t er i s t i c sofBAMO/NMMO/ ANpr opel l ant s b yHi d e t o s h i KAWAS Am ●a J l dYo s h i a k i Mm uA l +

Bur ni nga n ds e n s i t i v ec ha J T a C t e r is t i c so fBAMO/ NMMO/ ANp r op el l a n t swe r ei nv e s t i g a t e d.

ho r d e rt oi mpr o v et h eb um ingc h a r a c t e r is t i c so f BAMO/ NMMO/ ANp r o p e l l a n t s , e n e r g e t i cp l a s ‑ t i c i

S ,HMXa n dba s e ･ g r a in( BG) we r ea dd e d. Ene r g e t i cpl a s t i c i z e r swe r ee L T T e c t i v et oi n c r e a s e

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p ec i r l Ci mpu) S ea n db u r n i ngr a t eof pr o p e l l a n t s . Th e

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a s t i c i z e r s . C a r dg a pS e n s i t i v i t yo fp r o pe l l a n t swe r ed o m ina t e db yHMX. Th ehi g he r bumi n gr a t ea n dt hel o we rp r e s s ur ee x po n e n twe r ea ∝o mpl i s h e db ya ddi t i o nofBGw it ho u ti n

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Ka y a k uGa k k aI s h i .Vo t ･ 5 9･No11 ･1 9 9 8 ‑