Состав и характеристики первичных продуктов горения топлив на основе бора

Первичные продукты горения топлив на основе бора – это продукты неполного сгорания на выходе из газогенератора твердотопливного ракетного двигателя. Изучение их состава позволяет получить важную информацию о процессе на первой стадии горения, а также лучше понять процессы, протекающие на второй стадии. С помощью лазерного анализатора проведен анализ размеров частиц первичных продуктов горения. Методами дифракции рентгеновских лучей, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии выполнен качественный анализ состава образца, а затем на основе этих результатов проведен полный количественный анализ состава с применением методов нагрева в трубчатой печи, ионной хроматографии, инфракрасной спектроскопии, хромато-масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Кроме того, для анализа микроморфологии и распределения различных компонентов в образце применялась сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионная спектрометрия. Основными компонентами первичных продуктов горения являются B, C, B$_m$C$_n$, H$_3$BO$_3$, B$_2$O$_3$, BN, Mg, MgCl$_2$, NH$_4$Cl. Наибольшее содержание имеют B$_m$C$_n$ (22$\div$24%), H$_3$BO$_3$ (20%) и B (16.8%). Основными горючими компонентами с наибольшим содержанием являются B$_m$C$_n$, B, C (9.8$\div$11.8%). Окислитель NH$_4$ClO$_4$ полностью был израсходован на первой стадии горения, в то время как металлическая добавка (Mg) практически не вступала в реакции. Исследованы микроморфология и распределение B$_m$C$_n$, H$_3$BO$_3$ (или B$_2$O$_3$), B, Mg и C в образце. Обнаружено, что некоторые компоненты в образце первичных продуктов горения находятся как в агломерированном состоянии, так и в диспергированном. Крупные частицы в образце состояли преимущественно из B и Mg, а частицы B$_m$C$_n$, H$_3$BO$_3$ (или B$_2$O$_3$) и C были более мелкого размера. В целом полнота сгорания топлива на первой стадии горения низка. Таким образом, для улучшения характеристик топлив на основе бора необходимо более детально представлять процессы на второй стадии горения.