Effects of additives on the ignition of AP-based propellants at subatmospheric pressures

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Effects of additives on the ignition of AP-based propellants at subatmospheric pressures

Saito, T. / Yamaya, T. / Iwama, A. / Kuwahara, T.

Die Ammoniumperchlorat-Komposittreibstoffe, von denen jeder noch Kupferchromit als Abbrandbeschleuniger und Russ als Truebungsmittel enthaelt, wurden angezuendet bei subatmosphaerischen Drucken unter Argongas mittels eines CO₂-Lasers; die Wirkung der Zusaetze auf das Anzuendverhalten wurde untersucht. Es wurde gefunden, dass Kupferchromit die Anzuendzeit besonders unterhalb 100 Torr verringert, und dass es gleichzeitig die Anzuendfaehigkeit steigert, d.h. die selbstunterhaltende Anzuendbarkeit. Russ, der als Truebungsmittel mit abnehmender Reflexion und zunehmender Strahlenabsorption an der Treibstoffoberflaeche wirkt, kann nicht als aktiver Katalysator bezeichnet werden fuer die Anzuendung bei subatmosphaerischen Drucken. Die Ergebnisse der Differentialthermoanalyse fuer die genannten Proben zeigten, dass das Maximum der exothermen Temperaturpeaks verschoben wird nach niederen Bereichen bei Zunahme der Russkonzentration, die exotherme Peakstruktur wurde schaerfer. Jedoch macht die Zugabe von Kupferchromit die exothermen Peaks schwaecher. Die Ergebnisse der Differentialthermoanalyse bestaetigen die aus den Anzuendversuchen gewonnenen Ergebnisse.

The ammonium perchlorate (AP)-oxidized composite propellants, each of which contains separately copper chromite (CC) as a burning rate adjuster and carbon black (CB) as an opacifier, have been ignited at subatmospheric pressures of argon gas by means of a carbon dioxide laser, and the effects of the additives on the ignition behavior have been studied. It has been found that copper chromite shortens the ignition time especially below 100 torr and that at the same time it enhances the ignitability, i.e., self-sustaining ignition. Carbon black, being an opacifier decreasing reflectivity and increasing radiative absorption at propellant surface, can not be recognized to be an active catalyst in ignition at subatmospheric pressures. The data of differential thermal analysis (DTA) for above specimens have indicated that the maximum exothermic peak temperature is shifted toward a lower one with the increase in CC concentration, the exothermic peak structure becoming sharper. However, CB addition to the basic propellant makes exothermic peaks less distinct. The results of DTA support those obtained from the ignition experiments above.