Fana bir elektrik motoruyla güç sağlamada teorik bir sorun var mı [kopya]
Son zamanlarda merak ettiğim bir soru, fana bir elektrik motorlu modern bir hi-bypass turbofanda güç sağlamanın ve gazyağı yakıtlı motora benzer bir performans elde etmenin mümkün olup olmayacağıdır. Yoksa yanma odasından geçen havanın% 10'u sistemin çalışması için çok önemli mi?
(Motorların güç-ağırlık oranı ve akü kapasitesi gibi elektrikli uçakları dayanılmaz kılan her şeyi görmezden gelmek istiyorum)
Düzenleme: Sorunun "elektrik" kısmının aslında sorunun özü olmadığını fark ettim. Gerçekten ilgilendiğim şey, bir uçağa sadece fan kullanarak ve mevcut bir jete benzer bir performansa sahip egzoz jetiyle güç sağlamanın mümkün olup olmayacağıdır (bu, motoru birçok kanatlı bir turbopropa benzer kılar ve etrafında bir kapak olur. o)
Yanıtlar
Motorların güç-ağırlık oranı ve batarya kapasitesi gibi elektrikli uçakları dayanılmaz kılan her şeyi görmezden gelme isteğinizi hesaba katarsak , cevap evettir.
Bununla birlikte, eksik jet motoru itme gücünü fan itişini artırarak telafi etmeniz gerekir.
Aksi takdirde cevap hayırdır.
"Egzoz jetini değil, sadece fanı kullanmak" mantıklı değil.
Bunun nedeni egzoz jetinin fana güç sağlamasıdır. Bu ne turbo "Hi-by-pass olarak turbo egzoz püskürtme böylece motorun önüne türbin bıçakları döner bir merkezi şafta bağlı türbin bıçakları spin: Fan" anlamına gelmektedir. Bu ön türbin kanatları daha sonra havayı yanma odasına sıkıştırır.
Fana bir şey güç vermelidir . Eğer bunu yapmak için biraz itme gazı "çalmazsanız", o zaman başka bir enerji kaynağı saatlerce, saatlerce ve saatlerce çalmalıdır. Bu nedenle, uçağın sınırlı hacim ve ağırlık gereksinimlerinin bir yerinde, bir enerji kaynağı ve motor da hesaba katılmalıdır.
Sonuç olarak:
Bir miktar itme gazının çalınması, fanı döndürmenin en kompakt ve ekonomik yöntemidir.
Bir elektrik motorlu modern bir hi-bypass turbofanda fana güç vermek mümkün olabilir mi?
Evet, ancak elektrik enerjisini itme gücüne dönüştürmenin en verimli yolu olmayacaktır. Üstün yol , o motora büyük, yavaş dönen bir pervane takmak olacaktır . Elektrikli uçaklar , menzilleri pratik hale geldiğinde zayıf bir güç-ağırlık oranına sahip olduklarından, mevcut güç en verimli şekilde kullanılmalıdır. Jet motorları, yalnızca pervaneler gittikçe aşılamayan sıkıştırılabilirlik sorunlarıyla karşılaştığında Mach 0.7'nin üzerindeki uçuş hızlarında kendi başlarına gelir.
ve gazyağı yakıtlı motorla karşılaştırılabilir bir performans elde ediyor mu?
Tam olarak değil, çünkü fan-motor kombinasyonu muhtemelen jet motorundan daha ağır. Küçük elektrik motorları 0,1 kg / kW kadar hafif olabilir, ancak daha büyük olanlar bunun yarısına bile ulaşmakta zorlanır. Siemens , 5 kW / kg'lık GA boyutlu bir motor gösterdi ve bunu uçak güç seviyelerine ölçeklendirmek, büyük olasılıkla 2-3 kW / kg'dan daha fazla sonuç vermeyecektir. % 95 verimlilikle bile, gücün% 5'i ısıya dönüşecek ve büyük elektrik motorları için soğutma sorunları yaratacaktır.
yanma odasından geçen havanın% 10'u sistemin çalışması için çok önemlidir?
Evet öyle. Yüksek özgül enerjiye sahip yakıtla karışması ve yanması, fanı çalıştıracak mekanik enerjiyi sağlar. Nozüldeki çok daha yüksek çıkış hızı, bu% 10'luk kısmın orantısız şekilde daha yüksek bir itme gücüne katkıda bulunmasını sağlar.
Bunun gerçekten yapıldığına inanıyorum; lütfen bu videoyu izleyin ve bunun teorik soru ayarınıza uygun olup olmadığına karar verin:
Bu Airbus özel gösteri uçağı İngiltere'den Fransa'ya, elektrikle çalışan yüksek baypaslı (aslında% 100 baypaslı) turbofan motorlara benzer veya aynı şekilde kabul edilebilecek iki pille çalışan elektrik kanallı fan motoru kullanarak uçtu.
Saat 20: 55'te pilot, piste çıkmadan önce fanları durdurur ve önden, fan kanatları ve motor yuvalarının içinde küçük bir merkezi çekirdek bölümü olduğunu görebilirsiniz. 21: 05'te aynı kıçtan güzel bir bakış var.
Kalkış 24: 30'da ve performans "gazyağı yakıtlı bir motorla karşılaştırılabilir" tanımınızla eşleşebilir veya eşleşmeyebilir, ancak bu gerçek, teori değil, bu yüzden pil ve motor sınırlamalarını dikkate almak zorunda kaldılar.