Gibt es ein theoretisches Problem bei der Stromversorgung des Lüfters mit einem Elektromotor [Duplikat]
Eine Frage, über die ich mich in letzter Zeit gewundert habe, ist, ob es möglich wäre, den Lüfter in einem modernen Hi-Bypass-Turbofan mit einem Elektromotor anzutreiben und eine Leistung zu erzielen, die mit der eines mit Kerosin betriebenen Motors vergleichbar ist. Oder sind die 10% der Luft, die durch die Brennkammer strömt, für den Betrieb des Systems entscheidend?
(Ich möchte alle Dinge ignorieren, die Elektroflugzeuge unrentabel machen, wie das Leistungsgewicht der Triebwerke und die Batteriekapazität.)
Edit: Ich habe festgestellt, dass der "elektrische" Teil der Frage wirklich nicht der Kern der Frage ist. Was mich wirklich interessiert, ist, ob es möglich wäre, ein Flugzeug nur mit dem Lüfter und nicht mit dem Abgasstrahl mit einer Leistung anzutreiben, die einer aktuellen Strahlung ähnelt (wodurch der Motor einem Turboprop mit vielen Schaufeln und einer Abdeckung ähnlich wäre es)
Antworten
Unter Berücksichtigung Ihres Wunsches , alle Dinge zu ignorieren, die Elektroflugzeuge unrentabel machen, wie das Leistungsgewicht von Triebwerken und die Batteriekapazität , lautet die Antwort Ja.
Sie müssten jedoch den fehlenden Strahltriebwerksschub durch Erhöhen des Lüfterschubs kompensieren.
Ansonsten lautet die Antwort nein.
"Nur den Lüfter und nicht den Abgasstrahl verwenden" macht keinen Sinn.
Dies liegt daran, dass der Abgasstrahl den Lüfter antreibt. Das ist es, was der Turbo im "Hi-Bypass- Turbolüfter " bedeutet: Der Abgasstrahl dreht Turbinenschaufeln, die an einer Mittelwelle befestigt sind, wodurch Turbinenschaufeln an der Vorderseite des Motors gedreht werden. Diese vorderen Turbinenschaufeln komprimieren dann Luft in die Brennkammer.
Etwas muss den Lüfter antreiben . Wenn Sie dafür kein Schubgas "stehlen", muss eine andere Energiequelle stundenlang und stundenlang arbeiten. Daher müssen Sie irgendwo in den begrenzten Volumen- und Gewichtsanforderungen des Flugzeugs auch eine Energiequelle und einen Motor berücksichtigen.
Endeffekt:
Das Stehlen von Druckgas ist die kompakteste und wirtschaftlichste Methode zum Drehen des Lüfters.
Wäre es möglich, den Lüfter in einem modernen Hi-Bypass-Turbofan mit einem Elektromotor anzutreiben?
Ja, aber es wäre nicht der effizienteste Weg, elektrische Energie in Schub umzuwandeln. Der überlegene Weg wäre, einen großen, sich langsam drehenden Propeller an diesem Motor anzubringen . Da Elektroflugzeuge ein schlechtes Leistungsgewicht aufweisen, sobald ihre Reichweite praktikabel ist, sollte die verfügbare Leistung am effizientesten genutzt werden. Düsentriebwerke kommen erst bei Fluggeschwindigkeiten über Mach 0,7 zur Geltung, wenn Propeller auf zunehmend unüberwindbare Kompressibilitätsprobleme stoßen.
und eine Leistung erzielen, die mit dem mit Kerosin betriebenen Motor vergleichbar ist?
Nicht ganz, weil die Lüfter-Motor-Kombination wahrscheinlich schwerer ist als das Strahltriebwerk. Kleine Elektromotoren können nur 0,1 kg / kW wiegen, größere jedoch nur schwer die Hälfte davon erreichen. Siemens demonstrierte einen GA-Motor mit 5 kW / kg, und eine Skalierung auf die Leistung des Verkehrsflugzeugs würde höchstwahrscheinlich nicht mehr als 2-3 kW / kg ergeben. Selbst bei einem Wirkungsgrad von 95% werden 5% der Leistung in Wärme umgewandelt, was zu Kühlproblemen bei großen Elektromotoren führt.
Sind die 10% der Luft, die durch die Brennkammer strömt, für den Betrieb des Systems entscheidend?
Ja ist es. Das Mischen mit Kraftstoff mit hoher spezifischer Energie und Verbrennung liefert die mechanische Energie, um den Lüfter anzutreiben. Durch die viel höhere Austrittsgeschwindigkeit an der Düse tragen diese 10% auch zu einem überproportional hohen Schub bei.
Ich glaube, das wurde tatsächlich getan. Bitte sehen Sie sich dieses Video an und entscheiden Sie, ob dies Ihrer theoretischen Fragestellung entspricht:
Dieses kundenspezifische Airbus-Demonstrationsflugzeug flog mit zwei batteriebetriebenen elektrischen Lüftermotoren von England nach Frankreich, die als ähnlich oder gleich wie elektrisch angetriebene Hochbypass-Turbofan-Triebwerke (tatsächlich 100% Bypass) angesehen werden könnten.
Um 20.55 Uhr stoppt der Pilot die Lüfter, bevor er auf die Landebahn steigt, und Sie können an der Vorderseite sehen, dass sich in den Gondeln Lüfterflügel und ein kleiner zentraler Kernabschnitt befinden. Um 21:05 Uhr gibt es einen guten Blick von hinten achtern desselben.
Der Start ist um 24:30 Uhr und die Leistung kann mit Ihrer Definition von "vergleichbar mit einem mit Kerosin betriebenen Motor" übereinstimmen oder nicht, aber dies ist Realität, nicht Theorie, daher waren sie verpflichtet, Batterie- und Motorbeschränkungen zu berücksichtigen.