Elektrikli bir motor, mevcut uçaklardaki jet motorları ile aynı performansı sağlayabilir mi?

Bu SE sitesinde bu konuyla ilgili çeşitli sorulara baktım ama tatmin edici bir cevap bulamadım. Bazı yorumlar burada elektrik motorlarındaki tork ve güç ile benzine benzeyen motorlar yardımcı oldular. Ek bilgi ayrıca burada bulundu.

Sorumluluğumun altında yatan şey, pil teknolojisinin şu anda ticari olarak mevcut olanlardan önemli ölçüde ilerleyeceği varsayımıdır. Elektrik motoruna yeterli güç sağlamanın bir sorun olmadığını ve pilin ağırlığının yakıta eşit olduğunu varsayın.

Mevcut ticari uçakların bugün sahip olduğu jet motorları ile aynı yeteneklere izin verecek bir elektrikli uçak motoru inşa etmek mümkün mü?

30
Pilinizin ağırlığı uçup yanacak mı? Motor/yakıt sisteminin her bir özelliğini eşleştirseniz bile, gerçek uçağım biraz daha az ton/saat alıyor
katma yazar Luiz Fernando Penkal, kaynak
Sorunun sadece motorlarla ilgili olduğunu varsayarsak (ve sonsuz bir batarya performansına sahipleriz) - aklıma gelen tek şey, elektrik motorlarının afterburner/reheat yapamamasıdır. Ancak, çok az ticari uçağın bunu teklif ettiğine inanıyorum.
katma yazar Sergey Kudryavtsev, kaynak
Bir problem şu adrestedir: turbofans/turboproplar turbo tekniğine güvenmektedir, yani yakıt yanmış, bir şaftı tahrik etmek için kullanılan egzoz, bu da daha yüksek bir yanma odasına daha fazla hava girmesini sağlar. Mevcut gücü artırmak için, inşa basınçları. Tüm konsept, elektrik motorları için çalışmayacaktır, çünkü çalışmak için bir egzoz yoktur ve motorun verimliliği için gerekli olan basınç (o) değildir. Muhtemelen normal olmayan pervane hızlarına göre bir turboyu sürmenin bir yolunu gözden kaçırmadıkça, muhtemelen "normal" pervanelere ve şimdilik sınırlı hıza bakacaksınız.
katma yazar DevSolar, kaynak
Bunun gibi bir şey mi ifade etmeye çalışıyorsun? scientificamerican.com/article/…
katma yazar Dhayalan Pro, kaynak
Burada temel problem termodinamik yasalarıdır. Bir jetin eşdeğerini çalıştırabilecek bir piliniz olduğunu varsayarsak, aküyü şarj etmek için daha fazla yakıt tüketir ve daha sonra doğrudan jet yakıtı kullanır. Bugün elektrikli arabalarla ilgili sorun bu.
katma yazar jasonh, kaynak
Elektriği üretmeniz ve elektriği arabaya aktarmanız gerekiyor. Bir evin gaz/elektrik ile ısıtılma maliyetini karşılaştırın.
katma yazar jasonh, kaynak
Hayır, @ user3344003, bu elektrikli otomobillerde sorun değil. Elektrikli bir aracın, depolanmış watt-saatlerini ICE aracı olarak harekete geçirmede yaklaşık beş kat daha verimli olduğunu unutuyorsunuz. Bu nedenle, şarj/deşarj gidiş gelişi verimliliğiniz sadece% 50 olsa bile (ve aslında yaklaşık% 80 veya daha fazla) elektrikli otomobil hala daha az watt saat kullanacaktır. Fakat bir uçakta batarya kitlesi çok daha kötü bir sorundur, çünkü sürekli olarak havada kalmasını sağlamak için enerji harcarsınız. Elektrikli otomobilin (ve aküsünün) zeminde yuvarlanması, neredeyse bir yük kadar değil.
katma yazar Michael Bishop, kaynak
Sadece pil teknolojisini elden çekemeyeceğinizi iletiyorum. Li-ion piller yaklaşık 250 Wh/l ve 350 Wh/Kg sağlar. Çoğu petrol damıtığı (benzinden jet yakıtına) yaklaşık 9000 Wh/l ve 13.500 Wh/Kg civarındadır. Ve lityumdan daha iyi yapmamamızın nedenleri gibi (atom ağırlığı ve yüksek yarı tepkime potansiyeli gibi) iyi sebepler vardır.
katma yazar Michael Bishop, kaynak
Yorumun için teşekkür ederim. Evet, sadece motor (ve uçak) yeteneklerini soruyorum. Elektrik motorlarını uçak motorları olarak kullanılmaya uygun hale getiren herhangi bir yapısal özellik olup olmadığını merak ediyordum?
katma yazar Ashley Davies, kaynak
Bir elektrik motoru kullanıyorsanız, turbofan değil, daha ziyade kanallı bir fan olmazdı. Modern jetler çevreleyen büyük bypass fanları ile bir türbin motoru çekirdeğine sahiptir. Elektrik motoru türbinin tüm çekirdeğini değiştirir, böylece kanallı bir fanla kalırsınız.
katma yazar Fabio Silva, kaynak
@DevSolar Kanallı bir fanın turbopropların yaşadığı hız sınırlaması olmayacağını varsayalım. Yüksek bypasslı turbofalara benzer bir şey düşünüyorum ama bir elektrik çekirdeği var. Uzman değilim ama bana benziyor.
katma yazar Fabio Silva, kaynak

10 cevap

Henüz değil.

Orta menzilli bir hava aracına bakmak için, motoru CFM56 veya IAE V2500 . Bu motorlar 100 ila 150 kN statik itme gücü üretir. Seyir halindeyken, onların itişi düşük olduğundan dolayı önemli ölçüde daha düşüktür seyir irtifasında yoğunluk ve Mach 0.8'de hareket etmeleri nedeniyle. 25 kN değerinde bir değer kullanalım - bu yeterli, iki tanesi rahatça bir A320 irtifada ince hava yoluyla sınıf gövdesi.

Böyle bir itme gücü üretme gücü, kuvvet zaman hızdır. 35.000 ft’de Mach 0.8’le uçuş hızı 240 m/s'dir, bu nedenle bir motor tarafından üretilen güç 6.0 MW'dir. Şimdi, bir elektrik motorunun ne kadar büyük ve ağır olduğuna bakmak için hadi bakalım sürekli 6 MW üretmek Bağlantılı Wikipedia sayfasından da görebileceğiniz gibi, sonuçlar her yerde. Büyük, endüstriyel motorlar 1 kW/kg'dan daha az gelirler, bu nedenle motorumuz 6 tondan fazla ağırlığa sahip olur. Elektrikli uçaklar için daha küçük motorlar, 10 kW/kg'lık bir itme gücüne sahiptir, bunların güç-ağırlık oranı GE90 turbofan , ancak boyutuna ölçeklendiğinde bazılarını kaybeder. Unutmayın, motorun% 98 verimliliğinde bile 120 kW ısı üretecek - bunun temizlenmesi gerekiyor ve ince havada çalışılması bunu kolaylaştırmıyor.

Mevcut teknoloji ile motor 2 ila 3 kW/kg olabilir. Bu, hipotetik motorumuzu çalıştıran motorun 2 ila 3 ton arasında gelmesi anlamına gelir. Buna ek olarak, jet motorunun fanını ve kaplamasını (yüksek basınçlı parçaya ve tüm türbinlere ihtiyaç duymayacağız), ancak fan yüksekliğini ikiye katlıyoruz çünkü eksik yüksek enerjili çekirdek akışını telafi etmemiz gerekiyor. Bu, CFM56/V2500'ün% 50'sini ağırlayabilir, bu yüzden 1.2 ton daha eklememiz gerekiyor.

Elektrik motoru, değiştirdiği parçalardan iki kat daha ağır olacaktır. Mevcut jet motorlarına göre daha avantajlı hale gelmeden önce yapılması gereken bazı çalışmalar var, ancak sıcak, hızlı hareket eden ve gürültülü bir gaz akışında denize verilen enerjinin yarısını boşa harcaması nedeniyle bir miktar potansiyeli var.


DÜZENLE:

Elektrik tahrikinin enerji yoğunluğunu göz ardı ederek benim için çok fazla kişi heyecanlandığından, bu sorunun açık bir şekilde dışarı çıkmasını istemesine rağmen, burada iki düşünülecek şeyler var. Enerji yoğunluğu, elektrik depolama sorununun sadece yarısıdır.

  1. Jet yakıtının enerji yoğunluğu yaklaşık 43 MJ/kg iken, Lityum polimer piller bir MJ/kg bile elde etmez. Fakat bu karşılaştırma, doğrusal düşüncedir - gerçekçi olarak, akım ya yüksek verimli türbin-jeneratör kombinasyonu ya da yakıt hücreleri tarafından, geleneksel bir jet motorunun iki kat verimliliğinde hidrojen yakılmasıyla üretilecektir. Hidrojen kilogram başına 142 MJ'den üretildiğinden, verimliliğin iki katına çıkarıldığında, elektrik uçağının, geleneksel bir jette her ton kerosen için sadece 162 kg hidrojene ihtiyacı olacaktır. Evet, biliyorum, o zaman bile sesi hala sorun olacaktır.
  2. Pillerin herhangi bir şekli kullanılırsa, boş pillerin doluluk oranının çok fazla olması, pil ile çalışan uçuşun tabutundaki son çividir. Ortalama uzun menzilli jetiniz kalkış ağırlığının% 60'ına iniyor motorlu jetin bu ağır aküleri nihai hedefe kadar tamamen sıkıştırması gerekiyordu. Rekabetçi olmak için, bu hipotetik pillerin, kerosenin enerji yoğunluğunun iki katı olması gerekir.
33
katma
@sanchises Tam yükte çalışan yüksek performanslı CPU'larda bir metrekare kaplamayı ve hava soğutmanın ne kadar iyi çalıştığını görmeyi deneyin. :)
katma yazar pauldoo, kaynak
@sanchises Ah, ortalama kısmı kaçırdım. Yine de, bu tür bir hava akımıyla, özellikle de uçakların uçtuğu atmosfer basıncında (deniz seviyesi değerlerinin 1/3 ila 1/4'ü) bile sorun yaşayacaksınız.
katma yazar pauldoo, kaynak
@FreeMan Aslında, eşit olduğunu varsa bile, kilo hala bir problemdir. Cevabımı gör. Tabii ki, haklısınız ki, kabul edildiğinden beri, bu ağırlıkların ne olması gerektiği ile ilgili analizler gerekli değildir.
katma yazar pauldoo, kaynak
Bugüne kadar bilmiyordum ki "schlepp" ingilizce dilinde de var: *)
katma yazar Nathan Fellman, kaynak
Bu konuda iyi yorumlar, Peter. Evet, asıl sorun, motorların ağırlığında ve mevcut akü teknolojisinin enerji yoğunluklarında yatar. Bir fikir, yakıt hücrelerini çalıştıran kimyasal yakıtların kullanılması ve havalandırılan fandan nozüle havanın entalpisini arttırmak için hücrelerden ve motordan gelen aşırı ısının kullanılması olabilir ve bu da reaktif itiş gücü yaratır. Bu sadece bir kavramdır ve motorun, yakıt hücresinin, eşanjörün vb. Kombine ağırlığının mevcut jet motorlarından daha hafif olup olmadığını görmek için zarf hesaplamasının bir kısmını yapmadım.
katma yazar Tsahi Levent-Levi, kaynak
Bu analiz, elektrik düzlemi için güç kaynağının ağırlığını, jet için yakıtın ağırlığını dikkate almamaktadır.
katma yazar Richard Morgan, kaynak
"bir elektrik motoru sürekli olarak 6 MW üretmek zorunda." Jet motorlarının tüm uçuş boyunca% 100 gazda çalışmasını öneriyor musunuz? Elektrik motorları, bunu yapmak için tasarlandıkları takdirde, nominal gücünden daha yüksek bir gücü (kalkış sırasında) daha fazla kullanabilirler. Ticari olarak mevcut olan güzel örnekler olmayabilir, ancak jet motorları gibi bir uçak elektrik motoru mutlaka uygulamaya göre özelleştirilebilir ve muhtemelen maksimum güce göre seyir gücüne daha yakın bir yerde bir motor aramalısınız.
katma yazar Craig, kaynak
Herhangi bir yakıt bazlı elektrik üretimi, bir elektrik motorunun noktasını yenecektir. Hidrojenleri bir ICE veya jet motoruna (veya cennet koruyucusu, roket motoru) kolayca besleyebilirsiniz.
katma yazar ruds, kaynak
"Hatırlayın, motorun% 98 verimliliğinde bile 120 kW ısı üretecek - bunun kaldırılması gerekiyor ve ince havada çalıştırılması bu kadar kolay olmuyor." Yine de bir jet motoru aynı atmosferde çok daha fazla ısıyı temizler. Belki de soğutma için elektrikli fan üzerine bir çeşit elektrikli fan takabilirsiniz. Yeterli derecede% 98'i Carnot verimliliğinin limitleri aralığındadır (havanın sıvı azot olmadığı ve motorun altında çalıştığı varsayılırsa). tungsten erime sıcaklığı.
katma yazar ruds, kaynak
Kert: Bağlandığınız şeyi gerçekten okumadığınız için: Bu, bazı kahramanca varsayımları kullanan bir projeksiyon. Lütfen sanatın durumunu konuştuğumu not edin. İnce bükülmüş MgB $ _2 $, henüz burada değil, NASA'nın isteksiz düşüncesi. Soru şu anki uçaklarla ilgili, NASA propagandası fonları artırmaya yönelik değil.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@kert: Bilgi için teşekkürler! Bir yıl önce şu anki bilgilerle ilgili soruya cevap verdim ve motor gücünün "benzer tahrik sistemlerinden beş kat daha fazla" olduğunu düşündüm ( source ) yanıt neredeyse ön plana çıkıyor. Daha muhteşem güç/ağırlık oranları sadece daha küçük motorlarla mümkündür; uçağı ölçeklendirdikten sonra 8 veya 10 hala imkansızdır.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@GabrielVince: Prius motoru 1,37 kW/kg. Düşük ağırlık için üretilmiştir - bir araba motoru, sabit bir endüstri motoru değil. 2 - 3 kW/kg, yani uçakta ağırlığın bir prim olduğunu biliyordum, ama şu anki teknolojiyle bundan daha iyisini elde edemeyeceksiniz. Sonuçta, bu motorun uçaktaki diğer herhangi bir bileşen gibi onaylanması gerekiyor. Formula 1 için her şey farklı olurdu ama biz hala burada sivil havacılığa bakıyoruz.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@RussellBorogove: Lütfen soruyu okuyun. Ve anla.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@Aron: Mutlaka değil. Yakıt hücrelerinin ve elektrik motorlarının verimliliğini bir gaz türbini ile karşılaştırırsanız, yakıt hücresi eller aşağı iner.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@CarloFelicione: Katılıyorum, yakıt hücreleri bir seçenek olabilir. Son 20 yılda ağırlıkları biraz azaldı, ancak diğer tüm seçeneklerin önüne geçmek için başka bir büyüklük derecesine göre küçülmeleri gerekiyor.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@AdamDavis 6MW numaramın halihazırda seyir için olduğunu unutmayın. Kalkışta yakıt akışı ve itiş gücü çok daha yüksektir. Evet, ve jet motorlarının% 100 gaz kelebeği ile çalıştıklarını ya da yakınlarda çalıştıklarını öneriyorum. Verimliliği arttırmak için olabildiğince yükseğe uçabilmek için bunu yaparlar.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@BrockAdams Bildiğim kadarıyla, Zeppelins'deki hidrojen, bir goldbeater cildin hafif bir çanta. Ve yine de potansiyel enerjinin kilogramı başına 120 ila 142 MJ arasındadır . Zeppelins hakkında ne kadar büyülü olduğunu açıklayınız. Varlardı!
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@BrockAdams: Daha sonra bu sizi şaşırtabilir. Lütfen Blaugas hakkındaki paragrafı gözden kaçırmayın. Bu yakıt türü hidrojen içerir ve yüzdürme nötrdür.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@lexeter Bunun büyük bir sorun olacağını düşünmüyorum. Numaraları çalıştırdım ve motorunuz sadece 1m²'lik bir dış yüzey alanı varsa, ısı dağılımı (W/m² olarak ölçüldü) ortalama CPU ısı dağılımından daha azdı. Büyük bir soğuk hava tedarikinin büyük, çirkin çöplükler gerektirdiği otomotiv uygulamaları için bir sorun olsa da, bu aslında büyük bir masaüstü hayranı olacak bir şey için daha az sorun olacaktır.
katma yazar Guido Kanschat, kaynak
@lexeter Hesaplama güçlerimden şüphe duymakta özgürsünüz ;-) Ve gerçek motor sıcaklığını sadece büyüklük derecesini hesaplamamıştım. Eğer gerçekten ilgileniyorsanız, kitap 950+ sayfa kitabım var (Isı Transferi Temelleri, F.Incropera ve diğerleri) iyi bir başlangıç.
katma yazar Guido Kanschat, kaynak
@reirab Özellikle 'ortalama' CPU'lar (45W/269mm²) dedim. İkincisi, o metrekare bir 900km/h -50 ° C hava akışı ile soğutma deneyin - bir işlemci soğutucusu (hatta bir high-end) oldukça bir fark.
katma yazar Guido Kanschat, kaynak
@RussellBorogove sorudan Elektrik motorunun yeterince güç sağlamasının bir sorun olmadığını ve pilin ağırlığının yakıta eşit olduğunu varsayalım. Güç kaynağının ağırlığı ile ilgili hiçbir analiz gerekli değildir. Bu özel soru.
katma yazar FreeMan, kaynak
Hidrojen kilogram başına 142 MJ toplamaz. Bu asla var olmayacak sihirli bir kap gerektirir. Hidrojen aşırı ağır basınçlı tanklar ve/veya yüksek hacimli/ağır izolasyonlu çok ağır cryo sistemleri ve/veya uçak hacmini tekelleştiren ve tutma ve buzlanma problemlerine sahip düşük basınçlı kompozit tanklar gerektirir. ... Birçok girişime rağmen, hidrojen uçaklarının kalması için bir neden var: nadir, aşırı pahalı ve düşük performans.
katma yazar Daan, kaynak
@ PeterKämpf, bu zeplin'in "hidrojenle çalışan" zanaat için çok fazla benzin deposu vardı. Hala Vikipedi, tek başına hidrojenle 100 saat gidebileceğini söylüyor (ama böyle bir şey söylemeyen bir kaynak belirtiyor). ... Bu doğru olsa bile, sistem performansının, soru başına jetle çalışan uçakların altındaki bir skosh olduğunu unutmayın.
katma yazar Daan, kaynak
@ PeterKämpf, zepplins hidrojen tarafından güçlendirildi değildi (benzin veya dizel kullandılar). Onlar olsaydı, menzili sadece birkaç mil olurdu. (Hemen hemen yüzerliliğini ve kopmasını neredeyse kaybederlerdi.) Yeryüzünde, depolamak için gerekli ekipman nedeniyle 120 MJ/kg civarındaki herhangi bir yerde itici hidrojen kullanamazsınız.
katma yazar Daan, kaynak
Turbofan motorları, çekirdekten çok miktarda ısıyı dağıtmayı başarır. Hepsi egzozdan dışarı çıkmıyor. Eşdeğer mi bilmiyorum
katma yazar TomMcW, kaynak
Hidrojen yakıt hücresi enerji yoğunluğu azdır. Yüzlerce kez kullanılabilir, ancak başka sebeplerden dolayı kullanılmaz.
katma yazar mkennedy, kaynak
@sanchises Numaraları çalıştırdığınız için teşekkür ederiz! Hesaplama süper güçlerinizden şüphe etmiyorum, fakat hava yoğunluğunu azaltmış mıydın? Her ne kadar ince hava ısının dağılmasını zorlaştırsa da, aynı zamanda çok soğuk olduğu için, bunun da çok yardımcı olacağını düşünmekteyim. Ancak, hiçbir fikrin hangisinin daha büyük bir etkisi vardır. Muhtemelen birçok faktöre bağlı olduğu için cevaplanması kolay değildir.
katma yazar Ashley Davies, kaynak
Cevabınız için teşekkürler - tam olarak aradığım şey. Beklemediğim bir yön, elektrik motoru tarafından üretilen ısının dağılması problemiydi, çok ilginçti.
katma yazar Ashley Davies, kaynak
@ PeterKämpf Şu anda, elektroliz yaklaşık% 60 etkilidir. Bu nedenle, yine de, uçakta pillere yerleştirilecek olan aynı enerjiye ihtiyacınız olacak. Yolculuk başına maliyet farkı sıfıra yakındır. Ve bu, ya akıcı maddelerden daha büyük hacimde bir sıvı ya da gaz depolamak/depolamak için bir kriyojenik ve pahalıya sahip olacağınız aşırı derecede tehlikeli hidrojen molekülü ile uğraşmak zorunda kalmayı düşünmüyor. Pillerin enerji yoğunluğu artışı kaçınılmaz olduğu için, çoğunlukla pil tarafındaki maliyet azalması ile ilgilidir.
katma yazar Jason Mercurio, kaynak
@ PeterKämpf Piller, bir uçağın ağırlığının% 75'ini oluşturduğunu varsayalım. Gelecek 500 Wh/kg = 1.8 MJ/kg. Sonra aynı enerji depolama için hesaplamak, aynı hava aracı için hidrojen + depolama + yakıt hücreleri, vb% 80 verimli ise, uçağın ağırlığının ~% 10 kadar alacaktır. İndüklenen sürtünme, batarya kutusundaki uçaktaki sürüklenmenin yaklaşık yarısı ise, indüklenen sürüklenme, batarya kasasının ~% 10'una kadar kesilir, fakat buna sıfır diyelim. Yani yakıt hücreleri için, pil kutusunun yarısına ve güç gereksiniminin yarısına sahip olursunuz.
katma yazar Jason Mercurio, kaynak
Bahsettiğiniz motorlar dayanıklılık ve biraz daha şiddetli bir yanlış kullanım için dayanacak şekilde üretildi. Kimse onlara ışık olmalarını istemedi :) Yani gerçekten de, güç/güç oranını geliştirmek için hala bir yol var :)
katma yazar Matthew Whited, kaynak
Hayır bunu ve diğer materyalleri okudum. Aynı araştırma ekibi, AFRL ile işbirliği içinde, daha önce başka araştırmalarda atıfta bulunulan 8kW/Kg'de HTS ile çalışma motorları üretti. Başarının yakın vadede ufukta kalması ve> 40kW/Kg, hiçbir temel kısıtlama olmaksızın modellenmiştir.
katma yazar user21948, kaynak
Mevcut teknoloji ile motor, belki 2 ila 3 kW/kg olabilir. Siemens Extra 330LE'de, pervane elektrikli uçaklarda mevcut motorlar 5kW/Kg seviyesine ulaştı. Yüksek sıcaklıklı süperiletken motorlar ~ 8kW/kg'da gösteriliyor ve çok yakında iki kat daha yüksek bir seyir bekliyor.
katma yazar user21948, kaynak
Aslında NASA'nın 12 megavatlık bir ölçekte 41kW/Kg için bir tasarımı var. Yüksek sıcaklıklı süperiletkenler. ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi adresine bakın. .ntrs.nasa.gov/20150023038.pd ve zwnj f
katma yazar user21948, kaynak

Motorlar oldukları gibi harikalar. Elektrikli motorlar hızlı, güçlü ve etkili olabilir. İki problem görüyorum:

İlk olarak - ticari uçak tarafından tüketilen çok miktarda enerji. 200kN veren tek bir motorla, uçağa bağlı küçük bir santral gerekir. Piller bile% 100 etkili olacak ve yeterli enerji depolayabilecek, onları şarj etmek için daha fazla yakıt yakmanız gerekir (verilen enerjiye uymak için çok fazla alternatif enerji kaynağına ihtiyacınız olacaktır).

İkincisi - enerji yoğunluğuyla ilgili. 34 MJ/l olan jet yakıtı, 120 Wh/kg = 0.36MJ/kg'a kadar olan piller ( bu siteye göre) ). Yani aynı miktarda enerji depolamak için 100x'den fazla alana ihtiyacınız var.

Sadece 'elektrikli uçak' için arama yapın ve onunla çok fazla enerji taşımanıza gerek duymayan küçük, ultra hafif veya kendinden tahrikli planörlerin bir listesini alacaksınız.

13
katma
@abligh Şu anki nükleer enerjiyle çalışan gemiler, ordular tarafından sahiplenilmekte ve işletilmektedir. Bölünebilir malzemeyi uygun şekilde ve belki de daha da önemlisi savunmak için silahları ele alma bilgisine sahipler. Füzyon söz konusu olduğunda, küçük ölçekli veya başka türlü net enerji çıkışı üreten mevcut füzyon reaktörleri yoktur. Füzyon gücü en az 1940'lardan beri "on yıl veya iki yıl" olmuştur.
katma yazar pauldoo, kaynak
@abligh senin mühendislik pirzolası dünyanın en gelişmiş iki militan daha iyi olduğunu mu söylüyorsun? Çünkü ikisi de işe yaramazdı.
katma yazar ruds, kaynak
@abligh Hayır. Gerçekten değil. Problem alanı basit. Nükleer reaktörler radyoaktiftir. İnsanlar ve radyoaktivite birbirine karışmaz. Ekranlama ağırdır (bilimsel gerçek, büyük bir kesite sahip olmaları gerekir). Ağır uçaklar uçmaz [kaynak belirtilmeli]. Beni nötron radyasyonu ve füzyonu ile başlatmayın.
katma yazar ruds, kaynak
@abligh ayrıca, büyük bir ateş topu görülebilecek nükleer reaktörler inşa ederken insanlar sinirlenmeye eğilimlidir (bkz. Çernobil, Fukushima ve Windscale).
katma yazar ruds, kaynak
@GabrielVince kafasındaki çiviye çarptın, hepsi enerji yoğunluğuyla ilgili. Mevcut gelişmedeki en iyi pil teknolojisi, yaklaşık 5-7 kez bir lityum iyon bataryaya sahiptir, ancak hidrokarbon yakıtlara kıyasla hala daha azdır. Patlayıcılar bile yoğunluğa uymuyor - C4 sadece 6,3 MJ/kg!
katma yazar GdD, kaynak
“Küçük bir nükleer santral kurulabilir” - eğer bir nükleer santraliniz varsa, bu ısıyı doğrudan kullanabilirsiniz: en.wikipedia.org/wiki/Nuclear-powered_aircraft
katma yazar Adrian Godong, kaynak
Elektrik motorları, tüm enerjilerini pillerden almak zorunda değildir. Gemide küçük bir nükleer santral kurulabilir (belki de fisyon olsa iyi bir fikir değil, ama eğer bir noktada küçük çaplı füzyon tesisleri varsa ...). Bunu çok fazla türetmeden önce, insanların nükleer enerjiyle çalışan gemiler/denizaltılar hakkında aynı şeyi söylediklerini hatırlayın.
katma yazar Bigood, kaynak
@reirab Katılıyorum. Ancak OP, sorusunu sivil jetlerle sınırlandırmıyor. Ayrıca OP, pil teknolojisinin büyük ölçüde ilerlediğini varsayar, bu yüzden füzyon teknolojisinin aynı zamanda büyük ölçüde ilerlediğini varsaymak mantıksız değildir. Motor ağırlığının argümanlarının güç kaynakları ile ilgili olanlardan daha uygun olduğunu düşünüyorum. Muhtemelen nükleer enerjili bir düzlem, türbin tabanlı bir sistemle, elektrik ve geri gitmekten daha verimli olacaktır.
katma yazar Bigood, kaynak
@Aron no, ben I 'nin işe yarayacağını söylemedim. Ancak öneri bilim adamları, önümüzdeki 20 yıl içinde 60 yıl önce başarısız oldukları için bir şeyler yapabilirler.
katma yazar Bigood, kaynak
@GdD aslında, genel bir kural olarak, patlayıcılar çok iyi enerji depoları değildir. Adını çok fazla enerji depolayarak değil, tüm enerjilerinin son derece kısa bir süre içinde kaybolmasına izin vermeleriyle yaparlar.
katma yazar Cort Ammon, kaynak
Cevabınız için teşekkür ederim. Sorumlulukta belirtildiği gibi, pil teknolojisi sorunlarının farkındayım. Uçak motorları olarak kullanılmaya elverişli olmayan elektrik motorları yapan herhangi bir yapısal özellik olup olmadığını merak ediyordum. Cevabınızın ilk paragrafı, bunun böyle olmadığını ve turbofans ile aynı yeteneklere sahip elektrikli motorlar inşa edebileceğimizi gösteriyor - tek (kabul edilemeyecek kadar büyük) sorun, bu elektrik motorlarına yeterli enerjiyi sağlamak.
katma yazar Ashley Davies, kaynak
Ve - uçak kazalarını unutma - her sene birkaç sene :) Bahçenizde çökmüş ve arızalı nükleer santral yapmak istemiyorsunuz
katma yazar Matthew Whited, kaynak

Akülerin, her zaman havacılık itki için yakıt yanması ile kıyaslanabilecek önemli bir dezavantajı vardır: ağırlık sabit kalır. Uçaklar (özellikle uzun mesafeli uçuşlar için kullanılanlar) uçuş sırasında büyük miktardaki kalkış kütlelerini yakar. Ancak piller başlangıçtaki kütlelerini sürekli olarak korurlar. Bu birkaç nedenden dolayı bir sorundur:

  1. Bunun bir problem olduğu en açık neden, uçuş için daha fazla enerjinin gerekli olmasıdır. Jet yakıtına eşit enerji yoğunluğuna sahip ve aynı zamanda da (şu andan oldukça uzaktayız) bir aküye sahip olsanız bile, uçağın tüm süresi boyunca uçağın tüm kütlesini taşıması gerekecektir. Böylelikle, uçuş devam ederken, akülerle aynı enerji yoğunluğuna sahip olsalar bile, akü ile çalışan bir uçuşta milden çok daha fazla enerji yakıtla çalışan bir motora göre daha çok kullanılacaktır. Bu aynı zamanda daha fazla pil kütlesine ihtiyaç duyulduğu anlamına geliyor, çünkü bu ekstra enerji gereksinimi pillerden geliyor.

  2. Diğer büyük sorun maksimum iniş ağırlığıdır. Birçok uçak, ihtiyaç duyulmadığı için azami kalkış ağırlıklarına inecek şekilde tasarlanmamıştır. Bu, yakıtın bazen tekrar iniş yaptıktan sonra bir problemle karşılaşan bir hava aracından önce havalanmasının veya yakılmasının gerekmesinin nedenlerinden biridir. Ancak, pillerle, iniş yaptığınızda kalkış ağırlığı hala yüksek olacaktır, yani daha fazla ağırlık ve tasarım/üretim maliyeti anlamına gelen daha güçlü iniş takımlarına ve lastiklere ihtiyacınız olacaktır. Aynı zamanda daha fazla iniş yapacağınız anlamına gelir (ekstra ağırlık nedeniyle), böylece daha fazla enerji emebilecek frenlere ihtiyaç duydukça karaya daha fazla pist uzunluğuna ihtiyacınız olacaktır. Uçağın kinetik enerjisi, hızının karesinin kütlesel zamanlarının yarısına eşittir, bu nedenle iniş sırasında frenler tarafından absorbe edilmesi gereken enerji, iniş ağırlığı ve hızı arttıkça önemli ölçüde artar.

  3. Biraz daha az önemli ama yine de önemli bir sorun, pist yüzeylerine daha fazla cezadır. Şimdi MTOW'unun yakınlarına inen uçaklar ile pist yüzeyleri daha çabuk hasar görecek ve daha sık ve/veya şimdikilerden daha büyük yükler için yeniden tasarlanmaları gerekecek. Bu, muhtemelen, uçakların, aksi yönde eşdeğer yakıtla çalışan bir uçak, bu pistler güçlendirilene kadar kullanabileceği kadar pistlere erişemeyeceği anlamına da gelebilir.

Tabii ki, pil hücrelerini tükendiklerinde yeniden püskürtmeye başlayabilirsiniz, ancak bu aynı zamanda (belli ki) de bir çok problemle karşılaşır:

  1. Bazı meyil hücrelerini diğerlerinden daha erken tüketmek için, tüm hücrelerin paralel olarak çekilemeyeceği, bu da hücre başına daha yüksek güç çekme seviyeleri anlamına gelecektir (ve böylece birim başına daha fazla ısı üretilecek) aktif hücre başına süre, vb.)

  2. Hücreleri güvenli şekilde çekebilmek için uçağı tasarlamanız gerekecek. Bu yapılabilir, ancak tasarım çabası ve ekstra ağırlık için çok fazla maliyet gerektirecektir.

  3. Her yerde büyük pilleri düşürmeye başladığınızda çevreciler çok mutlu olmazlar. Mülk sahipleri de değil. Mevcut batarya kimyaları halihazırda oldukça aşındırıcıdır ve Jet-A'nın enerji yoğunluğuna sahip bir batarya kimyası muhtemelen daha da aşındırıcı, kararsız ve düştüğü her şey için kötü olacaktır.

11
katma
@lexeter Şimdi daha güçlü pistler inşa edebiliriz, sadece daha pahalıdır ve bir gecede gerçekleşmez. Havalimanları, yatırımları yapmadan önce, özellikle de hava trafiğine kapalı bir pistin inşası sırasında inşaat sırasında büyük trafik baş ağrısına neden olan hava limanları için önemli bir talepte bulunacaktı.
katma yazar pauldoo, kaynak
@sanchises Soru, özellikle piller hakkında soruyordu. Ayrıca, neden yakıtla doğrudan motorun yanması yerine yakıt hücreli bir elektrikli fan kullanıyorsunuz? İkincisi neredeyse kesinlikle daha verimli, tasarlamak ve sürdürmek için daha az karmaşık değil.
katma yazar pauldoo, kaynak
@reirab, bir yakıt hücresi, kimyasal enerjiyi elektriğe çevirmede% 100 verimliliğe yaklaşır. Yanma en iyi yaklaşık% 40 verimli.
katma yazar Peter Shor, kaynak
Yakıt hücreleri ne olacak? :)
katma yazar Guido Kanschat, kaynak
Teşekkür ederim. 1 ve 2'nin farkındaydım ama 3 değil. İlginç bir bakış açısı ekler; Yeniden kaplama veya güçlendirilmiş pist tasarımı için maliyetlerin ne olabileceği hakkında hiçbir fikrim yok. Ancak, medeniyetimiz elektrikli yolcu jetlerini kullanmaya başladıysa, daha güçlü pistler geliştirme teşviğinin yeterince büyük olacağını düşünürsek, birilerinin bu sorun için bir çözüm bulması (örneğin, ucuz yeni süper güçlü asfalt formülü) yeterli olacaktır.
katma yazar Ashley Davies, kaynak

Tüm yorumlar çok doğru ve geçerli. Sadece Siemens'in tek motorlu ICE tipi uçaklar için 5kW/kg güç-ağırlık oranına sahip 260kW'lık bir uçak motorunu yaptığını ve uçuşunu yaptığını eklemek istiyorum ve tasarımın 100 seater bölgesel seri melezlerinin olabileceği şekilde ölçeklenebileceğine inanıyor Yakında bir gerçeklik. Burada dikkat edilmesi gereken önemli nokta, hibritlerin batarya enerji yoğunluğu sorunlarının yanı sıra kalkış ağırlığına göre kalkış ve elektrik motorlarının konvansiyonel ICE'lere (içten yanmalı motorlar) göre güvenliği önemli ölçüde geliştirdiği yönündedir.

3
katma
Merhaba, ve Aviation.SE'ye hoş geldiniz. İyi bir ilk cevap için teşekkürler. Bu cevaba referans eklemek, onu daha da iyi hale getirecektir.
katma yazar Simon, kaynak
Siemens'in söz konusu uçak motoru ve onun Extra 330LE akrobasi uçağında kullanımı ile ilgili web sitesine bağlantı. siemens.com/ basın/tr/özellik/2015/kurumsal/& hellip;
katma yazar Ashley Davies, kaynak

Evet. Sorunun ne anlama geldiği, aslında:

Güç girişini göz ardı edersek, bir elektrik motoru, jet motorunun boyut ve ağırlığı içinde bir jet motoruna eşdeğer bir çıktı üretebilir mi?

Yani:

Bir jet motorunun ağırlık/ağırlık oranı elektrik motorlarından daha mı büyük?

ve

Bir jet motorunun güç motoruna oranı elektrik motorlarından daha mı büyük?

https://en.wikipedia.org/wiki/Power-to-weight_ratio # Electric_motors.2FElectromotive_generators

Boeing 777'de kullanılan GE90-115B Brayton turbofan jet motoru, 10.0 kW/kg ağırlık/ağırlık oranına sahiptir.

Havacılık için üretilen bir elektrik motoru olan EMRAX268, önemli ölçüde daha düşük güce sahip, ancak 10.0 5kW/kg'a ulaştı.

Some will be concerned about whether the motors can scale up but as can be seen in the electric vehicle industry fast electric cars are readily available, vethe size vevolume of of just the motor veits required components (cooling, control) is smaller velighter than the gas engines for those vehicles that can compete in terms of acceleration vetop speed.

Even more telling is that the electric motor veits components are not only lighter vesmaller, but they are cheaper as well.

The only limiting factor to electric aviation is the power source, veas a step forward every major manufacturer is already designing hybrid electric planes. As powerful as jet engines are, they are still not as fuel efficient (vethus emissions efficient) as they could be. A jet fuel powered generators powering electric engines may be available in the market within a decade.

These hybrid planes wouldn't be possible if the electric engines couldn't hold their own in size, weight, vepower relative to a jet engine.

1
katma

'Gidiyor' elektriğin en büyük avantajı, elektrikli fanların jet turbofandan çok daha verimli olmasıdır. Jet turbofan, fanın% 75-85'ini, fandan% 25-15'ini oluşturur. İlke, hızlandırılmış havanın ne kadar yavaş olduğudur, daha verimli bir şekilde itme yaratırsınız, çünkü çok küçük bir havanın çok hızlı bir şekilde hareket ettirilmesi, hızlandırılmış hava kütlesinin kinetik enerjisinde enerji kaybettiğiniz anlamına gelir. Böylece, daha büyük (veya daha fazla) fanlar, daha yavaş bir hızda daha büyük bir hava hacmini hızlandırarak çok daha verimlidir. Jet motorları bunu, arkasında büyük bir fanın arkasında bulunan kompresör şaftına bağlayarak yapıyorlar ve bu da yüksek bypass jet motoru.

Öyle olsa bile, modern turbofanlar, kW başına enerji başına 2 Newton güce ulaştı. Bunun nedeni, motorun, bir fan tasarımı için geçerli olmayan çeşitli kısıtlamalarla alt-optimize edilmiş fanla eşleştirilmiş düşük termodinamik verimliliğe sahip olmasıdır. Örneğin, fanlar çapı, zemin boşluğu ve kompresör tahrik milinin RPM'si ile sınırlıdır. Hala çok hızlı dönüyor ve uç hızı süpersonik gidiyor. Bu, zorlu sürtünme kayıplarını ve gürültü sorunlarına neden olur. Sonuç olarak, bypass oranı gerçekten yüksek verimlilik için çok düşüktür, bu da sadece çoklu fanlar olmasıyla gerçekten çözülebilir. ek karşı-döndüren açık bıçaklara sahip, örneğin füzeronun arka tarafındaki elektrikli fanlar, daha etkin olan hava taşıtının gövdesinden yavaş hava alabilir ve bunlar, kanat ve kuyruk bölümleri boyunca çok sayıda noktaya yerleştirilebilir.

Elektrikli fanlar yaklaşık 4 kat daha az termodinamik enerji kaybına ve daha düşük devir hızına, optimal RPM ve daha yavaş hava çıkış hızının kW başına 20N'yi aşmasına ve muhtemelen kW başına 35N'a ulaşmasına neden olabilir. elde edecekleri performans, ancak turbofandan daha iyi bir LOT olacağı söylenebilir. Sonuç olarak, bir batarya güç elektroniği ve kablolama dahil olmak üzere 500Wh/kg civarında potansiyel olarak rekabetçi olabilir.

Motor ağırlıkları gerekli güce bağlıdır, çünkü büyük bir göbeği soğutmak zorlaşır. Ancak, mevcut bir jet motorunda fanı değiştirmeyi denemek istemezsiniz, ancak birden fazla düşük güç fanı vardır, bu da kW/kg cinsinden güç yoğunluğunun yukarıda listelenenlerden daha yüksek olacağı anlamına gelir, süperiletkenler dayanmaz. Daha küçük fanlar da bu tür motorlara uygun olarak daha hızlı dönebilir.

Yukarıda belirtildiği gibi, GERÇEK konu pil enerjisinin yoğunluğu değil, POWER yoğunluğudur - sadece kalkışta yeterli güce sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda 20-50 dakikalık bir dönüş içinde yeniden şarj edilebilir. Elektrikli uçaklar ilk olarak sadece birçoğu iç ortama ve hızlı dönüş süresine sahip olan kısa ve orta mesafeli uçuşlara karşı rekabet edebilecekleri için, kg başına yaklaşık 1 kW güç yoğunluğuna ihtiyaç duyulmaktadır ve bu da yüksek enerji yoğunluğuna sahip akülerin mevcut kapasitesini aşmaktadır. büyük bir farkla.

Teorik olarak, eğer daha yüksek bir itme verimliliği elde edersek (kW başına 60 Newton), o zaman çok daha az enerji kullanabiliriz, bu yüzden sadece pil kapasitesinin bir kısmını devirmek zorunda kalacağız. boşalma gücü). Uygulamada, belirtilen güç yoğunluğu maksimum bir değer olmakla birlikte, daha düşük enerji verimliliği ile ortaya çıkmakta ve pil ömrünü kısaltmak eğilimindedir, bu nedenle pilin bu şekilde verimli bir şekilde çalışmak için% 50 daha fazla bir güç yoğunluğuna sahip olması gerekebilecektir.

110 kW gücüne göre bindirme Newton'ları elektrostatik iyon iticileriyle (youtube'da görebileceğiniz 'lifter'lerde kullanılan tiple) gösterilmiştir, ancak bu, düşük itme yoğunluğuna sahiptir, bu yüzden ağırlığınızı hesaba katmalısınız. Voltajı arttırmak bununla yardımcı olacaktır.

Uçağınız uçarken hafif olmama meselesi bir dereceye kadar önemli olmakla birlikte, yakıttaki maliyet tasarrufu ve örneğin kanat çevresindeki hava akışında yardımcı olmak için kullanılan birçok fana sahip olma potansiyeli, düşük hızda kaldırma kapasitesini artırabilir ve bu şekilde telafi edilebilir. Uçuş zarfı boyunca artan kütle. Her iki ucun hızını ve açısını en uygun havanın daha yavaş hızlandırılmasıyla birlikte optimize edebilen, elektrikle çalışan değişken pervaneli kanatlara sahip, tersine dönen pervanelerin muhtemel düzenlemesi, genel verimi büyük ölçüde artıracaktır. Ters dönüşlü fanlardaki elektriksel tahrik, bir dizel ya da jet türbine takılana göre mekanik olarak çok daha kolaydır ve ticari uçakların yüksek hızına uyabilir (bkz. https://en.wikipedia.org/wiki/Propfan ), tersine dönen kanalsız fanların verimlilik avantajı sunabileceğini gösteriyor. Gürültü sorunları, bu pervaneleri tek tek jet motorlarına bağlamanın bir fonksiyonu olup, bu da motorun çap ve yüksek RPM sınırlamalarının bir ürünü olarak yüksek uç hızını ifade eder. Elektrikle güçlendirildiğinde, daha fazla fanlar daha yavaş uç hızında kullanılabilir, bu da üretilen gürültüyü keser.

Ekstra fanların ağırlığı, hem ağırlık hem de sürtünme ile kaportanın alınmasından elde edilen kazanımlarla kısmen dengelenir.

Yeniden şarj sorunu nedeniyle, muhtemel düzenleme ileri sürülecek, pilleri bir kez yolculuk ve inişte şarj eden yüksek verimli motorlar ve tırmanma sırasında gereken enerjiyi tamamlayacaktır. Bunlar süperiletken jeneratörler kullanabilir ve yeterli akü yedeği ile katastrofik jeneratör arızaları azaltılmalıdır.

1
katma
"Elektrikli fanlar" ın artan verimliliğini esas olarak daha yavaş uçarak alabilirsiniz. Öyleyse kefenle birlikte uzaklaş ve düzenli pervanelerle bitirirsin. Sonra hepsi mantıklı.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
Çoğu pil 1 saatten daha kısa sürede tamamen şarj edilebilir. 30 dakika içinde. Yeterli termal yönetim ile% 80 ila% 80 arasında bir ücret söz konusu değildir. Bu artışı, artan enerji yoğunluğu ile görmüyorum, bu yüzden güç yoğunluğunun neden bir sorun olacağını anlamıyorum. Ama evet, Petrus'un dediği gibi, kW başına 0,85 hızda itme gücünüzle ilgilenirim.
katma yazar Sebas, kaynak

Kabaca, potansiyel olarak, ancak bir jet motorunun ve teorik 'elektrikli jet motorunun' karşılaştırılmasında bazı önemli farklılıklar vardır, bunlar bir otomobil motorunun motorlu bir EV ile karşılaştırılmasından çok farklıdır.

En önemlisi, daha önce bahsedildiği gibi, turbo-fan, kompresör tarafından sıkıştırılan havanın yanma ısıl tahrikli genleşmesi ile mekanik olarak tahrik edilir. Seyir hızlarında (jet motorunun en iyi duruma getirildiği yerde), bu, bir otomobil yanmalı motorunun seyir hızı işletiminden çok daha fazla yakıt verimli bir düzenlemedir.

Temel olarak, açığa çıkan ısının mekanik enerjiye dönüştürüldüğü iki yer vardır - ilk olarak, yanmanın ısı salınımının çoğu kompresörü çalıştıran türbin tarafından yakalanır. İkincisi, egzoz nozulu, aynı zamanda, motorun kütle akışını hızlandırarak, türbin tarafından yakalanmayan ısıyı kinetik enerjiye dönüştürerek, ısı genleşmesi ile üretilen bir basınç deltasını nozul geometrisi vasıtasıyla bir hız deltasına dönüştürür. Karşılaştırma yapılarak, yanmalı motor, bir doğrusal pistonu sürerek egzoz gazı ısı genleşmesini mekanik enerjiye dönüştürür ve egzoz ile mekanik enerji elde etmez. Genel olarak türbinler, mekanik enerji dönüşümde pistonlardan daha verimlidir. Aynı zamanda yüksek bir verimlilik de söz konusudur - yani yüksek basınçlarda yanma, gaz yoğunluğu daha yüksek olduğu için ısıyı daha etkili bir şekilde ısıya dönüştürür, böylece yakıtın kimyasal enerjisi bir jet motorunda bir yanmalı motordan daha fazla kinetik enerjiye dönüştürülür. jet motorundaki yanma reaksiyonunun daha yüksek basıncı sayesinde. Jet motoru için 'olumsuz', tüm düzenlemenin verimli bir şekilde verimli çalışmasını sağlamak için, Mach'ın önemli bir bölümünde çalışmanız gerekecek, zira kara taşımacılığının güvenli bir şekilde yönetilebileceğinden çok daha hızlı. Bu nedenle, yanmalı motorlar dünyayı yönetir ve jet motorları gökyüzünü mevcut paradigmada yönetir.

Bu yüzden, sınırsız güç kaynağı varsayılsa bile, enerji verimliliği verimliliği açısından çok verimli bir motora sahip olmanız gerekir. Önyüklemek için, benzer seyir hızlarında çalışan bir motora sahip olmanız gerekir. Sonsuz güç üretimini bir kenara bıraksak bile, havada daha fazla zamanın, uçağın batarya ve/veya güç üretiminde genellikle daha fazla kütleye eşit olduğu, kendi kendine yeterli enerjiye sahip olması gereken daha uzun bir zaman çerçevesi olduğunu düşünebiliriz. Daha fazla kütle, bir uçak operasyonu temelinde mekanik verimliliği düşürür, çünkü ekstra kütleyi hızlandırmak ve yavaşlatmak için harcayacağınız daha fazla enerji demektir.

Yani, bir elektrik motorlu eşdeğerde, muhtemelen bir turbo-fanı andıran bir şey var. Motorunuz esas olarak kompresör fanınızı çalıştırıyor ve türbin, çoğunlukla, soğutma ve yağlama sirkülasyonu gibi bazı motor fonksiyonlarını, muhtemelen bir miktar güç rejenerasyonunu çalıştırmak için enerjinin içine bir miktar enerji sıkıştırma (ve aynı zamanda ısı üretir) enerjisini yeniden yakalamak için var. Muhtemelen daha küçük bir türbin, ancak bu, sıkışan havanın, itme yaratma aracı olarak çok enerji verimli olmadığı gerçeğine karşı koyar. Öyleyse, uçakları basınçlı havadan geçirirdik.

Bu genel olarak, hava yolculuğu elektrifikasyonu muhtemelen mevcut jet-dönemi teknolojisine benzememesidir. Elektrik motorlarının hava taşımacılığına karşı etkinliğini uygulamak için bilinen teknolojinin sınırları dahilindedir, ancak tam bir EV'nin temel mimarisi bir gaz otomobilinden farklı olduğu için, ortaya çıkan mimarinin çok farklı olması muhtemeldir. Bu muhtemelen ek olarak temelde farklı bir altyapı anlamına gelecektir.

Örneğin. Bir uçuş enerjisinin büyük bir kısmı, ilk hızlanmada ele alınır, bu yüzden bir Air EV, bir uçak gemisine benzeyen bir pistten, düz bir yoldan, yardımlı bir lansmanla, daha çok çıkarılabilir. Benzer şekilde, inişte enerjiyi yeniden ele almak, yalnızca hızlı yavaşlamadan ziyade rejeneratif yakalamaya adanmış olan uçak gemileri üzerinde görülenlere daha benzer bir sistemi kullanabilir.

Daha doğrudan, temel sorun, Mach-Mach hızlarında itki üretmektir. Elektrik motorlarının dönel mekanik güce dönüştürülmesindeki elektrik motorlarının verimi, bir subsonik ve süpersonik akışkanlar mekaniği tarafından biraz azaltılır, çünkü bir uçak bir hava akışını hızlandırarak veya bir şekilde havaya karşı 'iterek' itme üretmelidir. Bu hızlarda, pervaneler temel olarak verimliliğini yitirmeye başlarlar ve bu hızların üzerindeki tahrik yöntemleri, gazların ısının gaz içine aktarılmasıyla gazların genişlemesine dayanır. Bu hız alanlarında rekabet edebilmek için, bilinen elektrik motoru teknolojisini uygulamaktan çok farklı olan, ısıyı (sıkıştırılmış) hava akışına aktarmanın enerji açısından verimli bir yolu bulunmalıdır.

1
katma
Motorunuzun öncelikli olarak kompresör fanınızı çalıştırması hariç, ancak bu zaten gerçekleşir, türbin sadece kompresör ve fan için gereken enerjiyi çıkarmak için oradadır.
katma yazar conmulligan, kaynak
bir uçuşun enerjisinin büyük bir kısmı ilk hızlanmada () alınır - sadece çok kısa menzilli, düşük seviye uçuşlar için. Herhangi bir gerçekçi durum için, varsayımın yanlış olduğu ve balistik denilen bir alana ait olduğunu kabul edersiniz.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@JasonHubbard:% 20 akaryakıt oranı ve% 25 verimliliğe sahip bir uçak (kimyasal enerjinin işe dönüştürülmesi), yolculuk için gereken enerjinin% 0,0346'sını kullanarak 150 kronluk bir kalkış hızına ulaşıyor. Karşılaştırılabilir bir elektriksel uçakta, bir mancınık fırlatma kullanarak hipotetik pil kapasitesinin% 0,0346'sını kurtarabileceksiniz veya menzilini benzer bir oranla uzatabilirsiniz. Daha fazla verim elde edersiniz, örn. elverişli rüzgarları seçmek ya da daha hafif bir yapı üzerinde mancınık harcamalarını harcamak.
katma yazar Peter Kämpf, kaynak
@Peterkampf, Airbus E-Fan, uçak kalkış sırasında hızlanmak için ana jantı üzerinde bir elektrik motoru kullanıyor. Yere fırlatma asistanı benzer bir etki yaratacaktır, ancak uçuş aracındaki kütleyi azaltın - E-fandaki lansmana yardım eden motor, uçuşun geri kalanı için ölü ağırlıktır. Yer lansmanı yardımı ile, daha fazla enerji tasarrufu sağlayabilir ve hava EV'ini genişletebilirsiniz. Özellikle destekli fırlatma, kalkış hızının% 100'ünü sağladıysa. Deniz Kuvvetleri, kısa bir kalkış için destekli fırlatmayı kullanır, enerji verimliliği için kullanılamaz.
katma yazar Matthijs Wessels, kaynak
@ Fedrico Ne alıyorum, petro-yakıt jet motoru türbin tarafından sürülürken, kompresörün tahrik edilmesi için yakıt yanmasından ısı enerjisinin dönüş enerjisine dönüştürülmesi, elektrik motoruyla çalışan subsonik/hipersonik 'motor'; kompresör fanına elektrik motoru, kompresör bir elektrik motoru tarafından tahrik edilen dönme enerjisini uygulamak için en mekanik olarak verimli bir yer olacaktır. Bu düzenlemede, bir türbin ile enerjinin bir kısmını geri almak için enerji verimli olabilir, ancak türbin motoru sürmüyor, elektrik motoru.
katma yazar Matthijs Wessels, kaynak

Dikkat etmemiz gereken şey, jet motorlarının çok yüksek miktarda itme gücü sağlayabilmeleridir, ancak bir gaz türbininin basit bir prensibi üzerinde çalışırlar. Her nasılsa tahrik için bir elektrik motoru yapmak mümkündür, ancak karmaşık ve çok ağır ve düşük güçlü olacaktır. Bir elektrik motorunun çalışmasının tek yolu, jet motoru çekirdeğini bir tür elektrik motoru ile değiştirmektir; bu, fan diskini döndürerek itme yaratabilir; Ancak, makul bir itki elde etmek için döndürmek için ne kadar tork gerektiğinin dikkate alınması bir karabasmadır, aynı zamanda motorun da ağır akülere ihtiyacı vardır.

0
katma

Akü ve motor teknolojileri bir yana, elektrik motorlarının ticari uçaklara uygulanması ile ilgili önemli bir sorun var ve bu da şarj olma zamanı. Ticari uçaklar sadece gelir getiren yolcularla ve havada yüklendiklerinde para kazanıyorlar; Yerdeyken, son derece masraflıdır. Geleneksel kimyasal yakıtlar sadece çok fazla enerji yoğunluğu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda tedarikin yenilenmesi de son derece kolaydır. Bir yolcu uçağına yakıt ikmali birkaç dakika alır - bazı durumlarda A-380 veya 747 için yarım saat kadar uzun bir süre. Pillerin şarj edilmesi saatler sürer, bu nedenle yolcu veya kargo uçuşlarında gecikme yaşanabilir. .

Şahsen, mevcut jet motorlarına uygun bir alternatif olarak elektrikli bir ticari uçak görmüyorum. Muhtemelen en temiz hava yolculuğu şekli karbon nötr bio dizel yakıtla çalışan Karen yüksek verimli jet motorları olacaktır.

0
katma
Soru, motorlar, piller veya yakıtla ilgili değildir. Her neyse, çoğu lityum piller iyi bir termal yönetim göz önüne alındığında 1C şarj akımını anlamlı bir hasarla kabul eder. Bu, yaklaşık% 30 oranında yaklaşık% 30 oranında çevirir. Sadece elektrikli otomobillere (tesla, yaprak, vb.) Veya hızlı şarjlı akıllı telefonlara bakın.
katma yazar Sebas, kaynak

Evet, yapabilirler. Dediğiniz gibi, güç kaynağı sorunu çözüldüğünde. Kalbinde, bir jet motoru havayı ısıtır, bir kompresörü sürmek için genişlemeyi kullanır ve çoğu turbofansta "pervane" yi kullanır. Şu anda tüm jet motorları bu ısıyı üretmek için yanan yakıt kullanıyor olsa da, sistemin temel prensibi, ısının nereden geldiğini umursamamaktadır. Aksi halde standart bir motorun yanma bölümünde elektrikli ısıtıcılar yoluyla yeterli miktarda enerji biriktirebilirseniz, teoride elektriğin tam olarak aynı motoru çalıştırdığını düşünüyorum.

For a modern turbofan, that'd be about 35MW of power you'd have to dump into air heaters in the "combustion" section. This would be a pretty big engineering challenge, but I don't think it's out of the realm of possibility in theory. One option might be using plasma sparks, like an arc welder. Again, electrode lifespan would be an issue, but not necessarily impossible. Credit for this idea comes from this page: http://contest.techbriefs.com/2013/entries/aerospace-and-defense/3129

0
katma