В. Жуков - Химия в бою

Возьмем, например, твердое топливо. Оно удобно в обращении, но не обладает достаточным энергосодержанием и не «транспортабельно» в ракете: его нельзя перекачивать, перемещать из баков в камеру сгорания двигателя. Приходится топливо размещать непосредственно в камере сгорания. Это, безусловно, упрощает конструкцию и эксплуатацию ракеты, но ограничивает возможности увеличения запаса топлива. Ведь увеличение емкости камеры сгорания, работающей под давлением до 100 атмосфер и при температуре 2000–3000 градусов, связано с непомерным возрастанием ее веса. Кроме того, трудно обеспечить длительное и равномерное горение подобного топлива. Так, полная продолжительность работы — ресурс твердотопливного двигателя всего несколько десятков, иногда сотен секунд. В то же время ракетный двигатель на жидком топливе способен работать от нескольких минут до нескольких часов.

С другой стороны, ракетный двигатель на твердом топливе значительно проще и дешевле ракетного двигателя на жидком топливе. Анализ американских специалистов показал, что в среднем твердотопливные ракетные двигатели в расчете на килограмм веса обходятся в пять раз дешевле жидкостных, но при этом значительно уступают им в удельной тяге. Максимально достижимая скорость полета ракеты с твердотопливным двигателем равна 28 000 км/час, а с жидкостным — 50 000 км/час. Отсюда — поиск новых «форм» ракетного топлива, более удобных и в то же время более эффективных. В разных странах с каждым годом появляются новые виды гибридных, псевдоожиженных, желеобразных, тиксотропных и других ракетных топлив. Что они собой представляют?

Гибридное ракетное топливо, состоящее из двух компонентов— твердого и жидкого, дает возможность размещать один из них — жидкое горючее или окислитель в топливном баке ракеты, то есть увеличить возимый запас топлива, длительность работы двигателя. Псевдо-ожиженное, что означает почти жидкое, топливо состоит из твердых частичек, находящихся во взвешенном состоянии. В таком виде его можно подавать из бака в камеру сгорания подобно жидкому топливу. Желеобразным, как показывает само название, считают горючее, которое представляет собой студенистую массу, суспензию порошкообразного металла в жидком компоненте, например алюминия в гидразине. Оно обладает повышенным энергосодержанием. Те из топлив, что приобретают текучесть и становятся пригодными для жидкостных ракетных двигателей под действием давления, получили название тиксотропных. Так ищут за рубежом компромисса между достоинствами и недостатками твердых и жидких компонентов ракетных топлив.

Перечень проблем, стоящих перед специалистами в области ракетного топлива, этим, однако, не исчерпывается. Выяснилось, например, что многие вещества, включаемые в состав ракетных топлив, оказывают отравляющее воздействие на человека, главным образом на его дыхательные пути. При этом некоторые из них в десятки раз более токсичны, чем такие отравляющие вещества, как фосген, синильная кислота. Так, предельно допустимая концентрация фосгена равна 0,5 мг/м3, а для смеси некоторых видов окислителя, скажем, фтора и озона — 0,03 мг/м3, окиси фтора и пентаборана — 0,01 мг/м3. Понятно, что токсичность ракетного топлива серьезно осложняет процессы его хранения, заправки и транспортировки.

Чрезвычайно затрудняет, а порой и вовсе исключает применение некоторых веществ в качестве компонентов ракетных топлив их взрывоопасность. Установлено, например, что озон значительно эффективнее кислорода как окислитель — он обеспечивает большую удельную тягу, но из-за сильной взрывоопасности, особенно в газообразном состоянии, использовать его в топливе невозможно. Он находит некоторое применение лишь в виде раствора в жидком кислороде. Взрывоопасен и водород. Смесь водорода с воздухом взрывается от малейшей искры в любой концентрации — от 5 до 95 процентов.

Опасность случайного взрыва проистекает, как известно, от самопроизвольного воспламенения веществ при определенных условиях. Казалось бы, в связи с этим не может идти и речи о создании самовоспламеняющихся ракетных топлив. Однако именно это свойство привлекает внимание специалистов. Ведь оно позволяет осуществить воспламенение топлива в камере сгорания двигателя без использования посторонних электрических, пиротехнических или химических источников зажигания. Тем самым упрощается конструкция жидкостного ракетного двигателя, облегчается запуск, улучшается устойчивость сгорания. Правда, при этом одновременно возрастает взрывоопасность. Самовоспламеняемость компонентов ракетного топлива, указывается в иностранной печати, может быть повышена с помощью различных добавок. В одном из американских журналов сообщалось, что специалисты предлагают использовать добавку фторида озона для придания самовоспламеняемости жидкому кислороду с некоторыми горючими.

Огромна мощность, развиваемая ракетными двигателями. Это достигается тем, что топливо в них сгорает за очень короткое время. Температура в камере сгорания доходит до нескольких тысяч градусов. Поэтому хотя и на короткое время, но ее необходимо охлаждать, устраняя еще большее, уже недопустимое разогревание. Целесообразно для этого привлечь само топливо, решили специалисты. Отсюда возникло очередное требование к ракетному топливу: способность хорошо поглощать тепло и сохранять свои свойства при нагреве до 200–300 градусов.

Таковы лишь некоторые, основные «топливные» проблемы, которые возникают перед специалистами при создании ракетного оружия. В той или иной мере они решены. Однако необычайно бурное развитие науки и техники в наши дни способно во многом изменить существующие ныне возможности решения этих проблем, открыть новые перспективы совершенствования ракетной техники, боевых свойств самого мощного современного оружия.

Из учебников истории многим помнится «греческий огонь». Так называли в древности смесь селитры, серы, смолы и горючих масел, которую византийцы стали применять для борьбы с вражескими кораблями. Смесь вызывала на кораблях пожары. С тех пор прошли века, но сущность использования огня как боевого средства не изменилась. Иными стали лишь средства применения зажигательных веществ и сами эти вещества, вставшие на уровень современных химических знаний, возможностей техники и нынешних требований военного дела. Речь теперь идет о специальном виде тактического оружия.

Первый ранцевый огнемет был изобретен в 1896 году. Несколько лет спустя огнеметы были приняты на вооружение в Германии, а затем и во Франции, Италии. Армии этих стран к началу 1914 года имели огнеметные подразделения. Однако в крупных масштабах зажигательные средства получили применение лишь в ходе второй мировой войны. В это время только лишь вооруженные силы США использовали около 40 тысяч огнеметов разных типов и свыше 9 миллионов ручных зажигательных гранат, 10 миллионов зажигательных авиабомб.

В 1941 году химический корпус армии США поставил перед учеными-химиками задачу: создать эффективное зажигательное средство для уничтожения городов и крупных промышленных объектов противника. Оно должно было обладать легкой воспламеняемостью, большой температурой горения, прилипать к предметам. Важным требованием считалась также возможность приготовления этого средства в боевых условиях, без больших затрат и из доступного для промышленного производства сырья. Заказ услужливо выполнила группа химиков Гарвардского университета при активной поддержке ряда промышленных фирм и других американских высших учебных заведений.

Созданная зажигательная смесь состояла из двух главных компонентов: горючей основы (бензина) и загустителя, взятых в соответствующих весовых отношениях. Загуститель включал комбинацию нескольких органических соединений: смеси циклических углеводородов, получаемых из нефти (нафтенов) и алюминиевых солей пальмитиновой и олеиновой кислот. От начальных слогов названий первых двух кислот («нафтеновая» и «пальмитиновая») этот загуститель был назван напалмом. С тех пор на Западе название «напалм» распространяется и на некоторые другие виды зажигательных смесей.

Впервые напалмовые бомбы американская авиация использовала против японских войск на островах Тихого океана в 1942 году. Для прицельного бомбометания по объектам небольших размеров применялись 45-килограммовые, а в дальнейшем и более мелкие бомбы. С середины 1943 года напалмом снаряжались подвесные самолетные топливные баки емкостью свыше 600 литров. Бомбардировкам такими баками подверглись крупные города Германии.

После второй мировой войны применение напалма стало одним из важных средств проведения агрессивной, разбойничьей политики империалистических кругов США. Поистине варварские масштабы использования зажигательных средств американская военщина развернула, ведя агрессивную войну против корейского народа. Только за два последних года войны в Корее американская авиация применила около 200 тысяч напалмовых бомб.