تبیان، دستیار زندگی
دانش پژوهان عزیز یکی از اجزای اصلی سوخت موشک ها و سفینه های فضایی و آتش بازی ها و همچنین یکی از اجزای کبریت، آمونیوم پرکلرات می باشد. ما در اینجا قصد داریم شما را با این ماده بسیار مهم و اساسی در زمینه موشکی و نظامی آشنا سازیم.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

آمونیوم پرکلرات، سوخت موشک


دانش پژوهان عزیز یکی از اجزای اصلی سوخت موشک ها و سفینه های فضایی و آتش بازی ها  و هم چنین یکی از اجزای کبریت، آمونیوم پرکلرات می باشد. ما در اینجا قصد داریم شما را با این ماده بسیار مهم و اساسی در زمینه موشکی آشنا سازیم.


آمونیوم پرکلرات با فرمول NH4ClO4  پودر جامد سفید رنگی است که یکی از اکسنده های اصلی در بسیاری از پیشرانه های جامد است و به دلیل دارا بودن درصد بالای اکسیژن و به جا نگذاشتن پسماند، عملکرد فوق العاده ای در پیشرانه ها و مواد پیروتکنیک دارد و هم چنین به عنوان رایج ترین اکسنده در پیشرانه های جامد کامپوزیتی شناخته می شود.

آمونیوم پرکلرات، سوخت موشک

روند توسعه و تکامل سوخت ‌های جامد مورد استفاده در راکت ‌ها و موشک‌ های بزرگ در سال‌ های پیش از جنگ جهانی دوم در آمریکا آغاز شد. یکی از اولین کسانی که در آمریکا تحقیقات مهمی در این زمینه انجام داد اما به دلیل شخصیت پنهان کار و خاص خود و البته تغییر مسیر به سمت سوخت مایع، یافته‌ های خود را بی‌ نتیجه و دور از دسترس دیگران گذاشت، "رابرت گدارد" بود. بسیاری از یافته ‌های او در سال ‌های بعد توسط دیگران دوباره مورد اکتشاف قرار گرفت.

آمونیوم پرکلرات، سوخت موشک
در اوایل دهه 40 میلادی یک گروه از محققان از جمله "فون کارمن" و "پارسونز" در مرکز تحقیقاتی معروف "گلسیت" روی پروژه موسوم به جِی‌تو (واحد راکت کمکی موتور جت) کار می‌کردند. کارهای این گروه در زمینه سوخت جامد مرکب در سال‌های بعد در مرکز جِی.‌پی.‌ال در سال 1944 کهپس از اعمال تغییرات در گلسیت تشکیل شد، توسط "چارلز بارتلی" تکمیل شد و به طراحی و ساخت موشک‌های "سِرجنت"، "پولاریس" و "میتوتمن" انجامید. در آن سال‌ ها کشف افزودن مقدار زیادی پودر آلومینیوم به سوخت جامد به طور چشمگیری شاخص ضربه (ایمپالس) ویژه این سوخت‌ ها را افزایش داد و منجر به ساخت موتورهای بزرگ شد. در اواخر دهه 40 نیز جایگزینی "آمونیوم پرکلرات" به جای "پتاسیم پرکلرات" به عنوان اکسید کننده تحول دیگری به وجود آورد.
آمونیوم پرکلرات، سوخت موشک
تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات خالص در سه مرحله متوالی رخ می دهد. در ابتدا، یک فرایند گرماگیر در حوالی دمای250°C   رخ می دهد که به انتقال فاز آمونیوم پرکلرات از فاز اورتورومبیک به مکعبی نسبت داده می شود. سپس فرایند تجزیه جزئی گرمازا در حوالی دمای 290-300 °C  به وقوع می پیوندد که مرحله تجزیه گرمایی دمای پایین نام دارد و منجر به تشکیل محصولات حدواسط می شود و در نهایت آخرین مرحله به تجزیه محصولات حد واسط به مواد فرار و تجزیه کامل منجر می¬شود و تجزیه گرمایی دمای بالا نام دارد. نمودار DSC (خط قرمز) آمونیوم پرکلرات در شکل زیر نشان داده شده است. مجموع گرمای آزاد شده از دو مرحله گرمازا  حدود 500 ژول/گرم می باشد که با توجه به انرژی پیوند آن اندک بوده و تحقیقات زیادی تا کنون جهت افزودن مقدار انرژی آمونیوم پرکلرات انجام شده است.
آمونیوم پرکلرات، سوخت موشک

یکی از مشخصه های ویژه آمونیوم پرکلرات حساسیت بالای آن نسبت به مواد افزودنی است. تاکنون مواد افزودنی بسیاری که عمدتاً اکسید های فلزی هستند، مورد بررسی قرار گرفته اند. علی رغم فعالیت کاتالیزی خوب اکسیدهای فلزی، تمایل آنها به کلوخه شدن که به دلیل وجود سطوح فعال در آن ها است، استفاده از آن ها را با محدودیت همراه کرده است. برای رفع این مشکل، نانوساختارهای اکسید فلزات را تحت شرایط خاص که منجر به کلوخه و تجمع شدن آن ها نشود، به عنوان پوسته در ترکیبات هسته پوسته که آمونیوم پرکلرات به عنوان هسته می باشد به کار می گیرند.

آمونیوم پرکلرات، سوخت موشک
با وجود تلاش های زیادی که در بهبود تجزیه گرمایی آمونیوم پرکلرات جهت افزایش انرژی مراحل گرمازا، کاهش دمای آزاد شدن و کمتر شدن این دامنه دمایی انجام شده است، ولی تا کنون گزارش مناسبی ارائه نشده است و این بخش نیازمند تحقیقات و توجه بیشتری می باشد.

مطالب مرتبط:

طیف سنجی رزونانس مغناطیس هسته ای  
تجزیه حرارتی به روش DSC           
مولکول های قطبی و ناقطبی                        
خاصیت های جریان متناوب                 
هدایت سنجی                              

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان

تهیه: نفیسه مدانلو
تنظیم: علی سرمدی