Composit- Treibstoffe
Normale (,,klassische") Composit-Treibstoffe (engl. Composite Propellant) bestehen aus einem Oxydator - hier hat sich praktisch ausschließlich Ammoniumperchlorat (APC) durchgesetzt einem Bindemittel, das gleichzeitig den Brennstoff darstellt, leistungssteigernden Zusätzen (z.B. Aluminiumpulver), Abbrandkatalysatoren (Z.B. Kupferchromit, Eisenoxid, Ferrocen), Alterungsschutzmitteln und Verarbeitungshilfen. In Tabelle 4 sind diese zusammengefasst.
Die mechanischen Eigenschaften werden in erster Linie durch die Art des Bindemittels, das gummiähnliche Eigenschaften in einem weiten Temperaturbereich aufweisen soll, bestimmt. Hier werden neben Polyurethanen (PU) und Polysulfiden (PS), die früher hauptsächlich Anwendung fanden, vor allem Polybutadiene (PB) eingesetzt. Gegenwärtig liegt der Schwerpunkt neben CTPB (carboxyl-terminiertes PB), dessen Bedeutung jedoch langsam abnimmt, besonders bei HTPB (hydroxyl-terminiertes PB).
Bei der Treibsatzfertigung, die im wesentlichen auf der Gießtechnik basiert, wird zunächst Ammoniumperchlorat zur gewünschten Korngrößenverteilung gemahlen und gelagert. Die Aufbereitung der restlichen nicht-reaktiven Bestandteile der Rezeptur erfolgt im Mischer, zu dem dann das APC-Pulver und schließlich der Härter zugegeben werden. Nach dem Mischen erfolgt der Verguß in die vorbereitete Form oder Brennkammer. In Bild 3 ist dieser Vorgang schematisch dargestellt.
In der Tabelle 3 sind Rahmenrezepturen für typische CompositTreibstoffe zusammengestellt. Aus Leistungsgründen liegt der Binderanteil bei etwa 10% bis 15%, der optimale Aluminiumzusatz im Bereich von 15% bis 20%.
Neben diesen konventionellen Composit-Treibstoffen werden derzeit Rezepturen mit Nitramin (z.B. oktogen (HMX), Hexogen (RDX)) als Ersatz für Ammoniumperchlorat und hochenergetischen Weichmachern (z.B. FEFO) untersucht. Diese zeichnen sich durch teilweise verbesserte Anwendungseigenschaften, verglichen mit konventionellen Composit-Treibstoffen, aus, allerdings auch unter Inkaufnahme gewisser Anwendungseinschränkungen.
Tabelle 4: Charakteristische Zusammensetzung von Composite-Treibstoffen
heterogener TS: Oxydator und Brennstoff sind mind. zwei unterschied liche Verbindungen
| GRUNDSUBSTANZEN | ZUSÄTZE |
| Oxydator | Metall (Leistungssteigerung Verbrennungsstabilisierung) |
| Brennstoff | Abbrandkatalysator |
| Binder | Alterungsschutzmittel |
| Weichmacher |
Bild 3: Fertigungsschema für gegossene Composite- Treibsätze
Tabelle 5: Zusammensetzung und Leistungswerte von typischen Composittreibstoffen
| Zusammensetzung (%) | Treibstoff 1 | Treibstoff 2 |
| 73 APC | 82 APC | |
| 15 Aluminium | 1 Aluminium | |
| 10 HTPB | 15 HTPB | |
| 2 Zusätze | 2 Zusätze | |
| Dichte (kg/m3) | 1720 | 1690 |
| Verbrennungstemperatur (K) | 3300 | 2800 |
| Spezifischer Impuls | ||
| (70:1 Entspannung) (s) | 261 | 244 |
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