ПОРОХА́

ПОРОХА́, взрыв­ча­тые ве­ще­ст­ва, от­но­ся­щие­ся к груп­пе ме­та­тель­ных; ис­поль­зу­ют­ся как ис­точ­ник энер­гии в стволь­ных сис­те­мах и в ка­че­ст­ве твёр­до­го ра­кет­но­го то­п­ли­ва. П. спо­соб­ны к про­те­ка­нию в уз­кой зо­не са­мо­рас­про­ст­ра­няю­щей­ся эк­зо­тер­мич. хи­мич. ре­ак­ции с об­ра­зо­ва­ни­ем гл. обр. га­зо­об­раз­ных про­дук­тов. Го­ре­ние П. про­ис­хо­дит па­рал­лель­ны­ми слоя­ми в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном по­верх­но­сти го­ре­ния за­ря­да, и обус­лов­ле­но пе­ре­да­чей те­п­ла от слоя к слою. Ско­рость те­п­ло- и га­зо­вы­де­ле­ния за­ви­сит от ве­ли­чи­ны по­верх­но­сти за­ря­да и ли­ней­ной ско­ро­сти го­ре­ния. По­верх­ность за­ря­да оп­ре­де­ля­ет­ся раз­ме­ром и фор­мой по­ро­хо­вых эле­мен­тов, вы­пол­нен­ных в ви­де ци­лин­д­ров разл. диа­мет­ра и дли­ны с од­ним или не­сколь­ки­ми ка­на­ла­ми, пла­стин, лент, сфер и т. д. В от­ли­чие от др. взрыв­ча­тых ве­ществ, бла­го­да­ря ис­клю­че­нию воз­мож­но­сти про­ник­но­ве­ния про­дук­тов го­ре­ния внутрь ве­ще­ст­ва, го­ре­ние П. ус­той­чи­во (не пе­ре­хо­дит в де­то­на­цию) в ши­ро­ком ин­тер­ва­ле внеш­них дав­ле­ний – до 10⁸–10⁹ Па. Ско­рость го­ре­ния П. уве­ли­чи­ва­ет­ся с по­вы­ше­ни­ем дав­ле­ния ок­ру­жаю­ще­го га­за и темп-ры за­ря­да. В ра­кет­ной ка­ме­ре с ра­бо­чим дав­ле­ни­ем ок. 10 МПа ли­ней­ная ско­рость го­ре­ния П. со­став­ля­ет 1 см/с, в стволь­ных сис­те­мах с ра­бо­чим дав­ле­ни­ем 100–1000 МПа – 10–100 см/с. В стволь­ных сис­те­мах П. сго­ра­ет за со­тые и ты­сяч­ные до­ли се­кун­ды, в ра­кет­ных дви­га­те­лях – за де­сят­ки се­кунд. При го­ре­нии П. вы­де­ля­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ст­во га­зов (до 1 м³/кг) с темп-рой 1200–3700 °С.

Осн. ха­рак­те­ри­сти­ки П. – те­п­ло­та сго­ра­ния при по­сто­ян­ном объ­ё­ме (2,5–5,4 МДж/кг), объ­ём га­зо­об­раз­ных про­дук­тов и ра­бо­то­спо­соб­ность. Для стволь­ных сис­тем ра­бо­то­спо­соб­ность вы­ра­жа­ют ра­бо­той, ко­то­рую про­из­во­дят га­зо­об­раз­ные про­дук­ты взры­ва 1 кг П., – т. н. си­лой П. (в Н·м/кг); для ра­кет­ных сис­тем ра­бо­то­спо­соб­ность П. – еди­нич­ный им­пульс (в Н·с/кг), ко­то­рый со­от­вет­ст­ву­ет ве­ли­чи­не удель­ной тя­ги, раз­ви­вае­мой ра­кет­ным дви­га­те­лем при сго­ра­нии 1 кг по­ро­ха.

П. пред­став­ля­ют со­бой твёр­дые сме­си ор­га­нич. и/или не­ор­га­нич. со­еди­не­ний. Раз­ли­ча­ют П. на ос­но­ве ин­ди­ви­ду­аль­ных со­еди­не­ний (нит­ро­цел­лю­лоз­ные без­дым­ные П.) и сме­се­вые П., со­стоя­щие из окис­ли­те­ля и го­рю­че­го. Нит­ро­цел­лю­лоз­ные П. под­раз­де­ля­ют на пи­рок­си­ли­но­вые П., бал­ли­сти­ты и кор­ди­ты. Ос­но­ва всех нит­ро­цел­лю­лоз­ных П. – нит­ра­ты цел­лю­ло­зы, пла­сти­фи­ци­ро­ван­ные разл. рас­тво­ри­те­ля­ми; без­дым­ные П. со­дер­жат так­же не­боль­шие ко­ли­че­ст­ва разл. до­ба­вок – ста­би­ли­за­тор хи­мич. стой­ко­сти (ди­фе­ни­ла­мин), флег­ма­ти­за­тор (кам­фо­ра) и др. В со­став пи­рок­си­ли­но­вых П. вхо­дит нит­ро­цел­лю­ло­за (91–96%) с со­дер­жа­ни­ем азо­та св. 12,2% (пи­рок­си­лин), а так­же лег­ко­ле­ту­чий рас­тво­ри­тель-пла­сти­фи­ка­тор (ча­ще сме­си эта­но­ла с ди­эти­ло­вым эфи­ром). При из­го­тов­ле­нии пи­рок­си­ли­но­вых П. по­сле сме­ше­ния ком­по­нен­тов и их пла­сти­фи­ка­ции по­лу­чен­ную мас­су фор­ми­ру­ют в эле­мен­ты, из ко­то­рых за­тем в про­цес­се про­су­ши­ва­ния уда­ля­ют рас­тво­ри­тель. В со­став бал­ли­сти­тов вхо­дит нит­ро­цел­лю­ло­за (50–60%) с со­дер­жа­ни­ем азо­та 10,7–12,2% (кол­лок­си­лин). Бал­ли­сти­ты пла­сти­фи­ци­ру­ют труд­но­ле­ту­чим рас­тво­ри­те­лем (обыч­но нит­ро­гли­це­ри­ном или ди­эти­ленг­ли­коль­ди­нит­ра­том), пол­но­стью ос­таю­щим­ся в П. При из­го­тов­ле­нии кор­ди­тов (ос­но­ва – пи­рок­си­лин) ис­поль­зу­ют сме­шан­ный пла­сти­фи­ка­тор (рас­твор нит­ро­гли­це­ри­на в ле­ту­чем рас­тво­ри­те­ле, напр. аце­то­не). Нит­ро­цел­лю­лоз­ные П. при­ме­ня­ют в стволь­ных сис­те­мах, бал­ли­стит­ные П. – так­же как твёр­дое ра­кет­ное то­п­ли­во.

Сме­се­вые П. – ге­те­ро­ген­ные ком­по­зи­ции, со­стоя­щие, как пра­ви­ло, на 70–80% из кри­стал­лич. окис­ли­те­ля (обыч­но пер­хло­ра­та ам­мо­ния) и на 10–20% из го­рю­че­го по­ли­мер­но­го свя­зую­ще­го (син­те­тич. кау­чу­ки и смо­лы); со­дер­жат так­же по­рош­ко­об­раз­ный алю­ми­ний, ка­та­ли­за­тор го­ре­ния и от­вер­ждаю­щие до­бав­ки. Из­го­тов­ле­ние сме­се­вых П. вклю­ча­ет тща­тель­ное сме­ше­ние всех ком­по­нен­тов, за­пол­не­ние по­лу­чен­ной мас­сой ра­кет­но­го дви­га­те­ля и от­вер­жде­ние за­ря­да при на­гре­ва­нии. К сме­се­вым П. от­но­сит­ся дым­ный (чёр­ный) П.; со­дер­жит нит­рат ка­лия (70–80% по мас­се), уголь (10–20%), се­ру (8–10%). Дым­ный П. лег­ко вос­пла­ме­ня­ет­ся под дей­ст­ви­ем ис­кры и пла­ме­ни, чув­ст­ви­те­лен к уда­ру. Ско­рость го­ре­ния за­прес­со­ван­ных за­ря­дов та­ких П. при ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии 8–10 мм/с. Про­цесс из­го­тов­ле­ния дым­но­го П. вклю­ча­ет из­мель­че­ние ис­ход­ных ком­по­нен­тов, их сме­ше­ние, уп­лот­не­ние сме­си, зер­не­ние, по­ли­ро­ва­ние и сор­ти­ров­ку. При­ме­ня­ют дым­ный П. в па­тро­нах для охот­ничь­их ру­жей, для из­го­тов­ле­ния ог­не­про­вод­ных шну­ров, в вос­пла­ме­ни­те­лях к за­ря­дам из нит­ро­цел­лю­лоз­ных П. Как твёр­дые ра­кет­ные то­п­ли­ва сме­се­вые П. об­ла­да­ют ря­дом пре­иму­ществ пе­ред бал­ли­сти­та­ми: бо­лее вы­со­кой удель­ной тя­гой, мень­шей за­ви­си­мо­стью ско­ро­сти го­ре­ния от дав­ле­ния и темп-ры, боль­шим диа­па­зо­ном ре­гу­ли­ро­ва­ния ско­ро­сти го­ре­ния при по­мо­щи разл. при­са­док, воз­мож­но­стью ре­гу­ли­ро­ва­ния фи­зи­ко-ме­ха­нич. ха­рак­те­ри­стик. Из сме­се­вых П. из­го­тав­ли­ва­ют жё­ст­ко скре­п­лён­ные со стен­кой дви­га­те­ля за­ря­ды, что су­ще­ст­вен­но уве­ли­чи­ва­ет ко­эф. на­пол­не­ния твёр­дым ра­кет­ным то­п­ли­вом дви­га­тель­ной ус­та­нов­ки.

Ис­то­ри­че­ски рань­ше всех был при­ме­нён дым­ный П., ме­сто и вре­мя изо­бре­те­ния ко­то­ро­го точ­но не ус­та­нов­ле­ны. Наи­бо­лее ве­ро­ят­но, что П. был изо­бре­тён в Ки­тае не позд­нее 9–11 вв. В Ев­ро­пе (в т. ч. в Рос­сии) дым­ный П. из­вес­тен с 13 в. До сер. 19 в. дым­ный П. ос­та­вал­ся един­ст­вен­ным взрыв­ча­тым ве­ще­ст­вом для гор­ных ра­бот, до кон. 19 в. – един­ст­вен­ным ме­та­тель­ным сред­ст­вом. В кон. 19 в., в свя­зи с изо­бре­те­ни­ем без­дым­ных П., дым­ный П. по­те­рял своё зна­че­ние. Пи­рок­си­ли­но­вый П. впер­вые по­лу­чен в 1884 во Фран­ции П. Вье­лем, кор­дит­ный – в кон. 19 в. в Ве­ли­ко­бри­та­нии, бал­ли­стит­ный – в 1887 А. Но­бе­лем в Шве­ции. В Рос­сии про­из-во без­дым­но­го П. осу­ще­ст­в­ле­но в 1890–92 бла­го­да­ря со­вме­ст­ным ра­бо­там Д. И. Мен­де­лее­ва с И. М. Чель­цо­вым. За­ря­ды из бал­ли­стит­ных П. для ра­кет­ных сна­ря­дов впер­вые раз­ра­бо­та­ны в СССР в 1930-х гг. и ши­ро­ко при­ме­ня­лись в Вел. Отеч. вой­ну в гвар­дей­ских ми­но­мётах «Ка­тю­ша» на­чи­ная с 14.7.1941. Сме­се­вые П. но­во­го со­ста­ва и за­ря­ды из них для ре­ак­тив­ных дви­га­те­лей соз­да­ны во 2-й пол. 1940-х гг. сна­ча­ла в США, за­тем и в др. стра­нах.