Analysis of Thermal Decomposition of Solid Rocket Propellants

The paper presents results of thermal decomposition analysis of selected solid rocket propellants. Homogeneous propellant PAC and heterogeneous propellant H2 were subjected to simultaneous thermal analysis with the use of NETZSCH STA 2500 Regulus device with five heating rates of 2.5, 5, 7.5, 10 and 15 K/min. The method combines TG, DTG and DTA analytical techniques in a single measurement. The aim of the conducted experiments was to study thermal decomposition of these energetic materials as well as to determine activation energy of the decomposition process and the preconditioning factor from the TG curves. The tested materials properties and chemical composition along with a brief description of the experimental procedure are described. The inverse procedure of calculating the activation energy, based on the Ozawa-Flynn-Wall model is described. Finally, the results of thermal decomposition of two tested solid rocket propellants are presented along with maximum decomposition rates and percentage of mass loss.

W pracy przedstawiono wyniki analizy termicznej dekompozycji wybranych stałych paliw rakietowych. Homogeniczne paliwo rakietowe PAC i heterogeniczne paliwo rakietowe H2 poddano badaniom za pomocą techniki jednoczesnej analizy termicznej przy użyciu urządzenia NETZSCH STA 2500 Regulus, wykorzystując pięć szybkości ogrzewania próbki wynoszących 2,5, 5, 7,5, 10 i 15 K/min. Wspomniana metoda łączy analizy TG, DTG i DTA w jednym pomiarze. Celem eksperymentów było zbadanie rozkładu termicznego tych materiałów energetycznych, a także określenie energii aktywacji procesu rozkładu i współczynnika przedwykładniczego z krzywych TG. Omówiono podstawowe właściwości oraz skład chemiczny badanych stałych paliw rakietowych, warunki prowadzenia eksperymentu oraz opisano procedurę odwrotną obliczania energii aktywacji termicznego rozkładu paliwa na podstawie krzywych TG, dla kilku szybkości ogrzewania próbki. Przedstawiono wyniki analizy termicznego rozkładu dwóch badanych stałych paliw rakietowych wraz z maksymalnymi współczynnikami dekompozycji i procentowym spadkiem masy, a także wyznaczone wartości energii aktywacji ich termicznej dekompozycji. Uzyskane w wyniku badań wyniki są istotne w doborze bezpiecznych warunków magazynowania i eksploatacji silników rakietowych napędzanych paliwem stałym.