Om de leegtes in het antwoord van aeroalias te vullen:

Hydrazine is een monostuwstof, iets dat niet hoeft te worden gemengd en verbrand om de energie vrij te maken die in de chemische stof zit obligaties. Deze energie wordt vrijgemaakt door de hydrazine over een katalysator te laten stromen, in het geval van de F-16 EPU die iridium is. Dit verbreekt de chemische binding, produceert ammoniak, stikstofgas, waterstofgas en warmte die het water in stoom omzet. Verwarming verhoogt het volume van de gassen en de stoom waardoor ze sneller gaan, net als de gassen in de verbrandingskamer van een straalmotor. In de katalysatorkamer van de EPU van de F-16 bereikt de temperatuur in slechts enkele milliseconden meer dan 800 ° C, zonder dat er sprake is van verbranding! Dit hogedrukgas met hoge snelheid stroomt door een kleine turbine die op zijn beurt een generator aandrijft en hydraulische druk levert.

Compressie is niet nodig omdat druk wordt geleverd vanuit de fles met het hydrazine-watermengsel. Het gebruik van een monostuwstof voorkomt ook ontstekingsproblemen en maakt de installatie zeer eenvoudig. Omdat hydrazine vrij stabiel is bij hoge druk en omgevingstemperatuur, is de houdbaarheid van een hydrazine-motor hoog, en de vloeibare toestand van het hydrazine-watermengsel maakt de opslag zeer compact. Precies wat je nodig hebt in een gevechtsvliegtuig.

De EPU van F-16 wordt gevoed met een monostuwstof hydrazine-mengsel, H-70, dat 70% hydrazine ($ N_ {2} H_ {4} $) en 30% water, op gewichtsbasis, bevat.

De belangrijkste vereisten voor de EPU zijn dat deze eenvoudig en onderhoudsvrij moet zijn, onmiddellijk en consistent stroom moet leveren gedurende de vereiste tijd. Het gebruik van hydrazine verzekert dit terwijl een zorgvuldige behandeling vereist is.

In wezen produceert de katalytische ontleding van hydrazine ammoniak, stikstof en waterstof. Exhuast-gassen van EPU Turbine bevatten 40% ammoniak, 17% stikstof, 15% waterstof en 28% water.

$ 3N_ {2} H_ {4} \ rightarrow 4NH_ {3} + N_ {2} $

$ 4NH_ {3} \ rightarrow 2N_ {2} + 6H_ {2 } $

$ 3N_ {2} H_ {4} \ rightarrow 4 (1-x) NH_ {3} + 6xH_ {2} + (2x + 1) N_ {2} $

waarbij x de fractie is van de $ NH_ {3} $ ontkoppeld.

Het water wijzigt de ontledingstemperatuur (de EPU bereikt temperaturen van ~ 870 $ ^ {\ circ} C $), waardoor thermische schade aan het katalysatorbed en de turbinedelen. Terwijl het water warmte verwijdert, wordt het omgezet in stoom die helpt bij het voeden van de EPU.

De EPU gebruikt hydrazine, draait tot ongeveer 75.000 tpm in 2-3 seconden (de F-16 EPU start binnen 2 seconden sec.). Het zou veel meer tijd kosten als er een andere brandstof, zoals JP-8, werd gebruikt. Indien nodig (EPU draait normaal op ontluchtingslucht van de motor), wordt hydrazine door stikstofdruk in de ontledingskamer gedwongen, waar de bovenstaande reacties de gassen produceren om de turbine / versnellingsbak te laten draaien. De ontleding van hydrazine zorgt voor voldoende druk, waardoor er geen compressor nodig is, waardoor gewicht wordt bespaard en ook geen ontsteker nodig is, waardoor de complexiteit afneemt.

Voor het gegeven gewicht zorgt het voor een continue werking gedurende de vereiste tijd. In de F-16 vervoert de EPU ~ 25 liter hydrazine, waardoor het ongeveer 10 minuten kan werken onder normale belasting en 15 minuten als de belasting minder is (d.w.z. in de grond). Als een andere vorm (zoals batterij of patroon) zou worden gebruikt, zou het moeilijk zijn om een ​​lange operationele tijd te hebben zonder een sterke toename van de massa.

Voor een gevechtsvliegtuig is RAT geen optie. Bovendien zou een door hydrazine aangedreven EPU op elke hoogte of tijdens het manoeuvreren werken, aangezien er geen externe oxidatiemiddeltoevoer nodig is.

Referenties:

Uitlaatgassamenstelling van de F- 16 Emergency Power Unit door Harry J. Suggs et al.

Technical Order 00-105E-9, USAF

AFR 110-14 USAF Aircraft Accident Investigation Report.

F-16 handleiding

Met dank aan @Peter voor het wijzen op fouten.

Het gebruik van hydrazine is gerelateerd aan de stabiliteit van het vliegtuig. Zonder stroom naar de computers is de vlieghouding van de F-16 de vliegstand eerst. Het basisontwerp van het vliegtuig is opzettelijk aerodynamisch onstabiel om hoge prestaties te bereiken. De besturingscomputers blijven stabiel.

Als de stroom uitvalt, heeft de piloot plotseling waadschoenen nodig. Om dergelijke ongelukkige omstandigheden te voorkomen, werd gespecificeerd dat de APU 0,25 seconden na een stroomstoring online was op vol vermogen.

Blijkbaar kon in de late jaren 60 tot begin jaren 70 (ontwerpjaren) niets anders voldoen aan de vereisten voor snelle start, gewicht en uithoudingsvermogen.