Y a-t-il un problème théorique pour alimenter le ventilateur avec un moteur électrique [dupliquer]
Une question sur laquelle je me suis demandé récemment est de savoir s'il serait possible d'alimenter le ventilateur dans un turboréacteur à double flux moderne avec un moteur électrique et d'atteindre des performances comparables à celles du moteur alimenté au kérosène. Ou les 10% d'air qui circulent dans la chambre de combustion sont-ils cruciaux pour le fonctionnement du système?
(Je souhaite ignorer tout ce qui rend les avions électriques non viables, comme le rapport puissance / poids des moteurs et la capacité de la batterie)
Edit: J'ai réalisé que la partie "électrique" de la question n'est vraiment pas le cœur de la question. Ce qui m'intéresse vraiment, c'est de savoir s'il serait possible d'alimenter un avion en utilisant uniquement le ventilateur et non le jet d'échappement avec une performance similaire à un jet de courant (ce qui rendrait le moteur similaire à un turbopropulseur avec de nombreuses pales et un couvercle autour il)
Réponses
En tenant compte de votre volonté d' ignorer tout ce qui rend les avions électriques non viables, comme le rapport puissance / poids des moteurs et la capacité de la batterie , la réponse est oui.
Vous devrez, cependant, compenser la poussée manquante du moteur à réaction en augmentant la poussée du ventilateur.
Sinon, la réponse est non.
"n'utiliser que le ventilateur et non le jet d'échappement" n'a pas de sens.
C'est parce que le jet d'échappement alimente le ventilateur. C'est ce que signifie le turbo dans «hi-bypass turbo fan»: le jet d'échappement fait tourner des aubes de turbine attachées à un arbre central, qui fait ainsi tourner des aubes de turbine à l'avant du moteur. Ces aubes de turbine avant compressent alors l'air dans la chambre de combustion.
Quelque chose doit alimenter le ventilateur . Si vous ne «volez» pas de gaz de poussée pour le faire, alors une autre source d'énergie doit le faire, pendant des heures et des heures et des heures. Par conséquent, quelque part dans les exigences limitées de volume et de poids de l'avion, vous devez également tenir compte d'une source d'énergie et d'un moteur.
Conclusion:
Voler du gaz de poussée est la méthode la plus compacte et la plus économique pour faire tourner le ventilateur.
serait [il] possible d'alimenter le ventilateur d'un turboréacteur à double flux moderne avec un moteur électrique?
Oui, mais ce ne serait pas le moyen le plus efficace de convertir l'énergie électrique en poussée. La meilleure façon serait d'attacher une grande hélice tournant lentement à ce moteur. Étant donné que les avions électriques ont un mauvais rapport puissance / poids une fois que leur autonomie devient pratique, la puissance disponible doit être utilisée le plus efficacement possible. Les moteurs à réaction ne prennent leur place qu'à des vitesses de vol supérieures à Mach 0,7 lorsque les hélices rencontrent des problèmes de compressibilité de plus en plus insurmontables.
et atteindre des performances comparables à celles du moteur alimenté au kérosène?
Pas tout à fait parce que la combinaison ventilateur-moteur est probablement plus lourde que le moteur à réaction. Les petits moteurs électriques peuvent peser aussi peu que 0,1 kg / kW, mais les plus gros ont du mal à en atteindre même la moitié. Siemens a fait la démonstration d'un moteur de taille GA avec 5 kW / kg, et l'augmentation des niveaux de puissance des avions de ligne ne donnerait probablement pas plus de 2-3 kW / kg. Même avec une efficacité de 95%, 5% de la puissance sera transformée en chaleur, créant des problèmes de refroidissement pour les gros moteurs électriques.
Les 10% d'air qui circulent dans la chambre de combustion sont-ils cruciaux pour le fonctionnement du système?
Oui, ça l'est. Son mélange avec un carburant à haute énergie spécifique et la combustion fournit l'énergie mécanique pour entraîner le ventilateur. Sa vitesse de sortie beaucoup plus élevée au niveau de la buse permet également à ces 10% de contribuer à une poussée disproportionnée.
Je pense que cela a été fait; s'il vous plaît voir cette vidéo et décider si cela répond à votre question théorique
Cet avion de démonstration personnalisé d'Airbus a volé d'Angleterre vers la France à l'aide de deux moteurs de ventilateurs électriques alimentés par batterie, qui pourraient être considérés comme similaires ou identiques à des turbosoufflantes à double flux électrique (en fait, à 100% de dérivation).
À 20h55, le pilote arrête les ventilateurs avant de monter sur la piste et vous pouvez voir par l'avant qu'il y a des pales de ventilateur et une petite section centrale à l'intérieur des nacelles. À 21h05, il y a une bonne vue depuis l'arrière droit de la même chose.
Le décollage est à 24h30 et les performances peuvent ou non correspondre à votre définition de «comparable à un moteur alimenté au kérosène», mais c'est la réalité, pas la théorie, ils étaient donc obligés de prendre en compte les limitations de la batterie et du moteur.