Краткий курс пиротехники

Трассирующие составы большей частью прессуются в специаль­ную оболочку или непосредственно в корпус трассирующего объекта пули или снаряда).

§ 6. ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ

Зажигательные составы для снаряжения зажигательных бое­припасов имеют большое военное значение. Эти составы подразде­ляются на термитные, зажигательные с кислородсодержащими со­лями в качестве окислителей и на зажигательные вещества (фос­фор, электрон, горючие масла и др.)-

Все зажигательные составы должны: 1) развивать высокую тем­пературу при горении (около 2500°), обеспечивающую воспламе­нение трудно зажигающихся объектов; 2) обладать большой про­должительностью горения; 3) легко воспламеняться; 4) не подда­ваться легко тушению; 5) обладать стойкостью при хранении; 6) быть безопасными в обращении и при перевозках; 7) изготовляться из доступных и дешевых исходных продуктов.

Термитные составы лучше всех других удовлетворяют этим требованиям.

Термитные составы

В основе применения термитных составов лежат так называ­емые термитные реакции.

Термитная реакция происходит между окислителем и горючим, но условия ее отличаются от условий реакции в обычных пиротех­нических двойных смесях.

Под термитными подразумеваются экзотермические реакции ме­жду металлом и окислом другого металла, когда свободный металл окисляется за счет кислорода окисла. Следовательно, в термитной реакции окислителем служит окисел металла, а горючим — свобод­ный металл.

Термитные реакции отличаются следующими свойствами от реакций, происходящих в других пиротехнических составах:

1) начальные и конечные продукты реакции — твердые веще­ства;

2) для возбуждения термитной реакции требуется мощный тепло­вой импульс (реакция начинается при высокой температуре);

3) при термитной реакции развивается высокая температура, что объясняется, главным образом, отсутствием газообразных про­дуктов, при наличии которых обычно теряется много тепла;

4) теплота реакции настолько велика, что продукты ее (шлак) расплавляются и могут растекаться. Это свойство шлака очень по­лезно в зажигательном составе, так как расплавленные шлаки уве­личиваю? радиус его действия.

Термитные реакции, как и другие в пиротехнике, после воз­буждения их начальным импульсом протекают без постороннего притока тепла. Скорость термитных реакций обычно велика.

Главную роль в термитном процессе играет горючее. Теплота сгорания горючего определяет тепловой эффект реакции. Горючее вещество в термитных реакциях должно образовывать окислы, легко плавящиеся при температуре реакции, что необходимо для получения расплавленного шлака. Однако температура кипения окисла должна быть выше температуры реакции, чтобы не было парообразования окисла. Парообразование окисла понизит темпе­ратуру реакции, так как потребуется излишнее тепло на процесс парообразования, и часть тепла уйдет с парами.

Для умеренной скорости реакции требуется, чтобы и самое го­рючее (металл) не переходило в парообразное состояние в процессе реакции. Таким образом температура кипения металла должна по возможности превышать температуру реакции.

Наиболее подходит для термитных реакций алюминий. Реакция его окисления за счет кислорода окислов некоторых металлов была открыта в 1894 г. Гольдшмидтом и широко используется в тех­нике. Вследствие большой теплоты сгорания алюминий способен отнимать кислород от окислов большинства металлов.

Окислитель (т. е. окисел) должен легко отдавать кислород, затрачивая на свое разложение минимальное количество тепла. В таком случае реакция проходит с большим выделением тепла. В результате восстановления окисла должно получиться легко­плавкое, но труднолетучее вещество (как и в результате окисле­ния горючего — металла).

Для практического использования термитных реакций необ­ходимо, чтобы компоненты были доступны и сравнительно не­дороги.

Наиболее подходящими окислителями являются окислы железа. Железо, образующееся в результате реакции, расплавляется при температуре процесса. Скорость реакции железоалюминиевого тер­мита регулируется подбором величины зерен компонентов.

Обычно для зажигательного состава применяется смесь алюми­ния (24—25%) с окислами железа (75—76%) Fe₃O₄ и Fe₂O₃, называе­мая железным термитом.

Термит воспламеняется при высокой температуре; для его вос­пламенения используют специальные составы. Горящий термит с трудом поддается тушению. Реакция горения термита может про­должаться даже под водой. Термит не чувствителен к механическим воздействиям и безопасен в обращении.

В процессе реакции образуются железо и окись алюминия в рас­плавленном, огненно жидком состоянии; эти расплавленные шлаки растекаются по поджигаемой поверхности, создавая очаги пожара.

Температура реакции железо алюминиевого термита приблизи­тельно 2500°. Точно она не определена, главным образом, потому, что отсутствуют данные о теплоемкости продуктов реакции при вы­соких температурах. Приближенными расчетами, исходя из реакции горения термита:

3 Fe₃O₄ + 8 AI 9 Fe + 4 AI₂O₃ + (772,5 кг-кал ± 3),