Создание твердотопливных зарядов для ракетных двигателей твердого топлива с помощью аддитивных технологий

С.С. Курдов, В.Е. Заволокин, М.А. Комков

Инженерный журнал: наука и инновации

# 6·2017

Существующий ближайший аналог данной технологии представлен

компанией Stratasys, которая смогла напечатать твердотопливный заряд

в качестве горючего для гибридного ракетного двигателя [1].

Цель настоящей работы заключается в демонстрации теоретиче-

ской модели автоматизированного метода аддитивного производства

твердого ракетного топлива. Особенностью технологии в случае ее

реализации является возможность использования топливной шашки

сразу же после печати, а также перспективно высокая серийность.

В работе поставлена следующая задача:

определить техническое

решение для уже существующей технологии 3D-печати, которая поз-

воляет создавать твердотопливный заряд на приемлемом уровне.

Практическая новизна работы состоит в возможности создания

РДТТ с более высокими тяговыми характеристиками в силу увеличе-

ния площади горения заряда [2], а также в возможности универсали-

зации производства РДТТ для различных задач.

Основные положения.

Известно большое количество аддитив-

ных технологий 3D-печати, которые в настоящее время никоим обра-

зом не классифицированы по какому-либо признаку в международ-

ном сообществе. Наиболее подходящей для данного проекта является

технология FDM-печати (Fused Deposition Modeling) [3], однако спе-

цифичность изделия накладывает дополнительные меры безопасно-

сти, в частности необходимо минимизировать температуру нагрева

рабочей массы, компенсировав параметры синтеза крепящим соста-

вом. Таким образом, задачей проекта является создание новой техно-

логии 3D-печати, но на основе уже готовой технологии FDM-печати.

Вследствие простоты и безопасности в качестве эксперименталь-

ной, а в дальнейшем и рабочей модели для отработки технологии вы-

ступает карамельное топливо: KNO

+ сорбит [4]. Главным преиму-

ществом такого вида топлива для отработки подобной технологии

является возможность минимизации и контроля нагрева, что отвечает

требованиям безопасности и благодаря этому позволит решить про-

блему взрывоопасности рабочей массы топлива во время синтеза по-

рошка. Именно поэтому предлагается контролируемый локальный

нагрев поступающей топливной массы вместе с клеевым синтезом с

помощью теплового элемента, как это принято в стандартной техно-

логии FDM-печати. В качестве связующего в РДТТ используют раз-

личные крепящие составы на основе полиуретанового раствора.

Например, в данном случае можно использовать крепящий состав на

основе полиэфируретанового каучука с концевыми эпоксиуретано-

выми группами ППГ-3А [5].

Концептуальный облик

. Функционал принтера, его аппаратное

обеспечение и технология подробно проиллюстрированы на блок-

схеме (рис. 4). Последовательность процесса печати твердотопливно-