Воссоздание РН СТК "Энергия" в том или ином виде. Реальность и перспективы

[Капитан Бутан]

Продукты разложения гидразина слишком горячи для турбины. Хотя, хотя - можно смешать гидразин с аммиаком - и уже эту смесь разлагать.
Это и правда интересно. И впрям сладкий ТНА.

Можно решить смешав с аммиаком. За одно и физические свойства смеси сильно улучшатся, чистый гидразин затвердевает при +2, что не критично, но не сильно удобно. А вот его смеси с жидким аммиаком могут иметь весьма низкие температуры начала выделения кристаллической фазы.

Гидразин/аммиак по УИ будет секунд на 20 ниже керосина. Метан выше по УИ на 10 секунд чем керосин. В итоге у метана уже очень солидное преимущество в 30 сек. И на метане тоже можно сделать сладкий ГГ. Двухкомпонентный, ну да и что с того?

[Дем]

Самая напряженная часть двигателя и самая проблемная в части ресурса - это не пассивные элементы, вроде трубок и сильфонов, а подвижные элементы горячей части ТНА, особенно лопатки турбины горячей части. Отлетевшая лопатка, разрушение турбины куда более вероятное и менее контролируемое событие, чем прогар (коррозия более контролируемый процесс и прогнозируемый процесс, чем разрушение детали под большим механическим напряжением), разнесет любой двигатель вне зависимости от наличия этого кислородного тракта. 

Емнип в ТНА нет таких уж лопаток, там скорей диск с гребнями. И в случае возгорания там ничего не отлетит, просто будет гореть.

[AlexV]

В итоге у метана уже очень солидное преимущество в 30 сек. И на метане тоже можно сделать сладкий ГГ. Двухкомпонентный, ну да и что с того?

Если думать в сторону чего-то многоразового и с большим ресурсом, то даже если сравнивать сладкий тракт с метаном с гидразиновым - то по коррозии это земля и небо. Водяной пар при высокой температуре все же отнюдь не безобиден, а вот смесь аммиака, азота и водорода абсолютна инертна к стали и никелевому сплаву. Плюс во втором случае появляется возможность использования материалов термостойкость которых радикально превосходит никелевый сплав. Те же сплавы молибдена, чисто температуру они держат лучше любого никелевого сплава, но их нельзя применять в средах содержащих кислород, устойчивость молибдена к окислению при высоких температурах довольно низкая из-за летучести MoO3. А вот с гидразиновым ТНА - просто сказка, молибденовый сплав к тому что там летит абсолютно инертен при любой температуре, а это сразу позволяет поднять температуру перед горячей турбиной и на много меньше беспокоиться о ползучести сплав под напряжением.

[Prokrust]

Гидразин/аммиак по УИ будет секунд на 20 ниже керосина. Метан выше по УИ на 10 секунд чем керосин. В итоге у метана уже очень солидное преимущество в 30 сек. И на метане тоже можно сделать сладкий ГГ. Двухкомпонентный, ну да и что с того?

У аммиака таки да, на 28 секунд меньше чем у метана.
А вот гидразин почти наравне с метаном - на 3 секунды меньше.

[Prokrust]

Так, гуглИИ врет что гидразин распадается сначала на аммиак + азот на температуру 1200-1370*С.
Так что аммиака потребуется явно меньше гидразина для турбины. Вряд ли больше трети.
Так что смесь гидразин+аммиак по УИ будет где-то как керосин.
PS.
Прогнал на Propep смесь трети аммиака и 2/3 гидразина с кислородом. Таки да пустотный УИ - как  у керосина. Теоретический  для коэф. расширения 100 = 379 сек.

[Serge V Iz]

Так, гуглИИ врет что гидразин распадается сначала на аммиак + азот на температуру 1200-1370*С.
Так что аммиака потребуется явно меньше гидразина для турбины. Вряд ли больше трети.
Так что смесь гидразин+аммиак по УИ будет где-то как керосин.

Оно немедленно там же дальше немного диссоциирует с поглощением энергии. Особенно, в присутствии эффективных катализаторов. Если не применить какие-то неизвестные хитрые приёмы, можно рассчитывать, максимум, на 1000 °C.

[Prokrust]

Так, гуглИИ врет что гидразин распадается сначала на аммиак + азот на температуру 1200-1370*С.
Так что аммиака потребуется явно меньше гидразина для турбины. Вряд ли больше трети.
Так что смесь гидразин+аммиак по УИ будет где-то как керосин.

Оно немедленно там же дальше немного диссоциирует с поглощением энергии. Особенно, в присутствии эффективных катализаторов. Если не применить какие-то неизвестные хитрые приёмы, можно рассчитывать, максимум, на 1000 °C.

У нас же сразу смесь идет - именно для того чтобы нагрелось меньше 1000*С

[Serge V Iz]

Так, гуглИИ врет что гидразин распадается сначала на аммиак + азот на температуру 1200-1370*С.
Так что аммиака потребуется явно меньше гидразина для турбины. Вряд ли больше трети.
Так что смесь гидразин+аммиак по УИ будет где-то как керосин.

Оно немедленно там же дальше немного диссоциирует с поглощением энергии. Особенно, в присутствии эффективных катализаторов. Если не применить какие-то неизвестные хитрые приёмы, можно рассчитывать, максимум, на 1000 °C.

У нас же сразу смесь идет - именно для того чтобы нагрелось меньше 1000*С

А зачем? В короткое сопло его и, готовым, на турбину?

[Prokrust]

У нас же сразу смесь идет - именно для того чтобы нагрелось меньше 1000*С

А зачем? В короткое сопло его и, готовым, на турбину?

Да, разлагаем для турбины, так что нужна температура поменьше. Для того и аммиак добавляем.
Не ждать же, пока аммиак как продукт распада гидразина от высокой температуры разложится на водород и азот и тем самым уменьшит температуру.
В результате водорода в камере сгорания почти не будет, только аммиак и азот.

[AlexV]

У нас же сразу смесь идет - именно для того чтобы нагрелось меньше 1000*С

С  учетом, что смесь совсем не агрессивная, то, возможно, 1000 градусов не  такая уж и проблема. Это проблема если мы ограничены только никелевыми сплавами, которые более-менее работают в окислительных средах. А в аммиак-азот-водородной среде список материалов резко расширяется. Можно брать сплавы на основе молибдена, вольфрама, тантала, ниобия, а не никеля. А их температурная прочность намного выше и сильные проблемы с её падением и возникновением ползучести под напряжением сдвигаются в область на много более высоких температур. По идее тут должна быть возможность подобрать  молибденовый (вместо стандартного никелевого) сплав, который нормально будет работать при 1000 - 1300 градусах. Молибден кислорода боится, а если его нет, то по термостойкости он радикально превосходит все то, что обычно используют в горячих окислительных средах. 

[Prokrust]

У нас же сразу смесь идет - именно для того чтобы нагрелось меньше 1000*С

С  учетом, что смесь совсем не агрессивная, то, возможно, 1000 градусов не  такая уж и проблема. Это проблема если мы ограничены только никелевыми сплавами, которые более-менее работают в окислительных средах. А в аммиак-азот-водородной среде список материалов резко расширяется.

Да, это хорошо. Но сама идея использовать смесь аммиака и гидразина хороша тем, что эту смесь, если верить гугл-ИИ, можно сильно охладить, где-то до -100*С  (эвтектический эффект).
А это очень полезно, когда имеешь дело с гидразином. Все таки сильный яд.

[Serge V Iz]

Вот такая вот турбина на чистом гидразине как есть, уже и летала. Но пассажиром и маааленькая. Ну, относительно, конечно. На Буране.

[Капитан Бутан]

Водяной пар при высокой температуре все же отнюдь не безобиден, а вот смесь аммиака, азота и водорода абсолютна инертна к стали и никелевому сплаву. Плюс во втором случае появляется возможность использования материалов термостойкость которых радикально превосходит никелевый сплав

Вам водород испортит всю картину, ограничит выбор материалов. Водяной пар в общем-то зачастую разрушает материалы через восстановление металлом до водорода и наводораживание (речь ведь о высоких температурах).
У меня в метановом сладком ГГ тоже будет пару процентов водорода, те же проблемы. Так что материалы у нас с вами будут примерно одни и те же

[Капитан Бутан]

Гидразин/аммиак по УИ будет секунд на 20 ниже керосина. Метан выше по УИ на 10 секунд чем керосин. В итоге у метана уже очень солидное преимущество в 30 сек. И на метане тоже можно сделать сладкий ГГ. Двухкомпонентный, ну да и что с того?

У аммиака таки да, на 28 секунд меньше чем у метана.
А вот гидразин почти наравне с метаном - на 3 секунды меньше.

Нам чтобы понизить температуру генераторного газа до 800-900К придётся подмешать к гидразину очень много аммиака. Вот и считайте насколько там УИ просядет. 
УИ гидразина ниже метанового не на 3сек, а на 5-8 сек

[Bell]

подмешать к гидразину очень много аммиака

Трехкомпонентник чтоли? 
Совсем уже с катушек съехали на своем буцетаме.. завязывайте с веществами

[AlexV]

Вам водород испортит всю картину, ограничит выбор материалов.

Наводороживание - это специфическая проблема сплавов на основе металлов подгруппы железа (с высокой растворимостью водорода) и металлов, образующих стабильные гидриды (скажем IVб, титан, цирконий, гафний) (ещё платиновых, но они нас в данном контексте не интересуют). Скажем, молибден и его сплавы имеет очень низкую растворимость водорода и от этих факторов страдает мало (а вот с углерод-содержащими газами у молибдена тут не все так просто, а горячий водяной пар его просто корродирует). В плане материаловедения водород-азотная смесь и смесь угарный газ-водяной пар-водород-метан довольно сильно отличаются и не в пользу второй. Проблема с наводороживанием будет и там и там,  но во втором случае добавляются вполне заметная окислительная активность водяного пара и неконтролируемое внедрение углерода (для материалов с высоким сродством к  нему, вроде титана или циркония, а также сплавов где они входят как легирующий компонент). 

[AlexV]

Трехкомпонентник чтоли? 

Зачем? Жидкий аммиак и гидразин неограниченно растворяются друг в друге. Просто в качестве топлива берем смесь гидразина с нужным количеством жидкого аммиака.

[AlexV]

Нам чтобы понизить температуру генераторного газа до 800-900К придётся подмешать к гидразину очень много аммиака. Вот и считайте насколько там УИ просядет. 

Тут есть радикальное решение. Берем для горячей части ТНА сплавы системы Mo-W. До 1300 градусов они вполне себе работают, водорода не боятся от слова совсем. И работаем с чистым гидразином. Получаем весьма высокие параметры ТНА и вообще полное отсутствие проблем с коррозией в ней. 

[Prokrust]

Одна проблема будет у смеси гидразин+аммиак. По сути после турбины в камеру сгорания придет аммиак+азот и чуть чуть водорода. А аммиак горит неохотно. В общем повозиться с камерой сгорания придется. 
И какая максимальная тяга в результате получится?
Вероятно поэтому никто и не думал на эту тему.

[AlexV]

Одна проблема будет у смеси гидразин+аммиак. По сути после турбины в камеру сгорания придет аммиак+азот и чуть чуть водорода. А аммиак горит неохотно. В общем повозиться с камерой сгорания придется. 

Вообще при температуре выше 900 градусов аммиак сильно диссоциирует на водород и азот. Но на сколько точно - термодинамику нужно считать.