В 1937 году британский конструктор Фрэнк Уиттл создал первый реактивный двигатель, что навсегда изменило историю самолетостроения. Но грядет еще одна революция – большие надежды возлагаются на электросамолеты. На эту сферу обратили внимание не только крупные компании, вроде Boeing и Airbus, но и маленькие стартапы. Financial Times рассказывает о набирающем обороты тренде.
- Авиаиндустрия сталкивается с давлением из-за выбросов в атмосферу: 2% от их общего объема приходится на самолеты. Если каждые 15 лет воздушный трафик удваивается, то распространение вредных веществ ежегодно растет на 4,5–6%. По подсчетам консалтинговой компании Roland Berger, в 2050 году авиационные выбросы составят 10% от общего объема. Европейские власти пытаются добиться снижения такой динамики – программа Flight path 2050 предусматривает сокращение выбросов на 75% для одного пассажиро-километра (число пассажиров, помноженное на расстояние). Но без электрической технологии добиться этого будет невозможно.
У пропеллера есть ограничение по скорости. Летать на трёхстах милях в час будут только в очень ограниченных секторах авиации.
Ту-95 летает 850кмч на винтах. Шумно очень только и гражаднам некомфотно будет на таком уровне вибраций летать...
> Ту-95 летает 850кмч на винтах.
Ну летает. Есть ещё схема, когда один пропеллер впереди (тянущий), а другой сзади (толкающий). Тоже летает несколько побыстрее. Во время второй мировой у кого-то был такой истребитель (не помню в точности у кого). Тоже на какое-то время значился самым скоростным в мире. Но большего ничего достичь не удалось. Для больших скоростей, пропеллеры - это тупик. Единственное сейчас преимущество пропеллерной тяги, то что она вроде как более экономная (если скорость не критична).
Я вот только не понимаю, почему нельзя сделать электрический реактивный двигатель?
Строго говоря, пропеллер также действует согласно реактивному принципу. В основе лежит третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Реактивная тяга есть такая, когда в одну сторону выбрасывается некоторая масса (пропеллант), за счёт чего движимый объект отталкивается в противоположную сторону. У всех самолётов (кроме планеров) в качестве пропелланта всегда используется окружающий воздух.
Пропеллер захватывает окружающий воздух и своими лопастями толкает его назад, за счёт чего сам самолёт отталкивается вперёд. Недостаток открытого пропеллера состоит в том, что начиная с некоторой скорости вращения, концы лопостей начинают двигаться быстрее звука. Это создаёт интенсивную турбуленцию и пропеллер перестаёт чего-либо толкать (просто месит воздух на одном месте).
Но если пропеллер не открытый, а сидит внутри цилиндрической трубы, то получается фен. Фен также выбрасывает струю воздуха, которую ровно также можно использовать для реактивного движения. Но у фена уже совсем другие аэродинамические характеристики. Пропеллер внутри может быть не таким большим и их может быть несколько (каскад). Собственно все турбофаны на современных пассажирских самолётах есть именно такие фены. Каскад внутренних пропеллеров (который составляет турбину) приводится в движение горячим газом от сжигаемого топлива. Но почему они не могут точно также приводиться в движение электромотором?
Специально для вас я посчитал )))
Двигатель боинга 777 GE90 на крейсерском режиме выдает тягу 7945кгс. (согласно вики)
Это составляет 77913,83N
Значит при крейсерской скорости 960кмч = 266.66м/с при том что ньютон на метр в секунду равен одному ватту мы получим
266.66*77913,83N=20,7 Мвт
Если создать бортову энергоустановку такой мощности, и запитать от нее скажем ионный двигатель, можно будет сразу летать в космос... А не какойто жалкий турбофан, гггг
> Если создать бортову энергоустановку такой мощности, и запитать от нее скажем ионный двигатель, можно будет сразу летать в космос...
А Вы дяденька физику то учили вообще? Палить из ионного двигателя в атмосфере, в воздухе? И вы думаете, с этого будет вообще хоть какой-нибудь ветерок? Да эти ваши ионы просто застрянут в воздухе не пролетев и нескольких сантиметров! Они же заряжённые тем более. Знаете что происходит, когда заряжённые частицы пронизывают воздух? Много энергии говорите? Ну так будет в итоге просто много тёплого воздуха, горячего даже. Светиться он будет. Только никакой реактивной тяги там не ждите!
Не нравится вам ионный - любой электрореативный двигатель. Рабочее тело хоть воздух, хоть водород как у NERVA. Когда на борту 28 мегаватт, нет проблем на чем лететь, это будет на несколько порядков мощнее чем крутить вентилятор.
https://habr.com/post/410861/
Сможет, в чем проблема кроме мощности?
Опять двадцать пять.
> Каскад внутренних пропеллеров (который составляет турбину) приводится в движение горячим газом от сжигаемого топлива. Но почему они не могут точно также приводиться в движение электромотором?
Потому что каскад внутренних пропеллеров называется КОМПРЕССОР. И нужен для сжатия воздуха перед подачей в камеру сгорания реактивного двигателя. Тягу во внешнем контуре ТРДД создает один единственный вентилятор, который стоит первым. Если сжигания керосина нет, то компрессор в хер не впился, достаточно винтов для создания такой же тяги. Потому что винт большого диаметра эффективней вентилятора в трубе.
И, пожалуйста, если вы хотите чтобы вам воспинимали всерьез не пишите этой дичи - пропеллеры, турбофан итд. Используйте технические термины, принятые в нашей стране. ТРД, ТРДД, итд итп.
> Потому что каскад внутренних пропеллеров называется КОМПРЕССОР. И нужен для сжатия воздуха перед подачей в камеру сгорания реактивного двигателя.
Вот Вы определённо физику не учили. Откиньтесь просто от этой всей конструкторской мути и посмотрите со стороны. Реактивное движение базируется на законе сохранения импульса. Знаете что такое импульс? Масса умноженная на скорость: m*v. Таким образом есть простое соотношение:
(масса самолёта)*(скорость самолёта) = (общая масса воздуха, прошедшая через двигательную систему)*(скорость этого воздуха на выходе из двигательной установки)
Причём под скоростью воздуха тут понимается только её составляющая по оси движения самолёта. Вот это всё! Что там делается внутри двигательной установки для конечного результата не имеет принципиального значения. Там могут сжигаться топливо или крутиться электромоторы или пыхтеть компрессоры.
А что ещё важно, это КПД. От чего он зависит? От того, какая составляющая общей скорости толкаемого воздуха (газа) ортогональна к движению самолёта. Это потери. Температура газа, как известно, определяется скоростью движения молекул. Если выбрасываемый газ (воздух) слишком горячий, то значит слишком много молекул оказываются двигающимися в направлении индифферентном к движению самолёта. Вот это собственно и есть то, над чем работает инженерная мысль при создании конкретного вида двигателей.
> И, пожалуйста, если вы хотите чтобы вам воспинимали всерьез не пишите этой дичи - пропеллеры, турбофан итд.
И от этого как-то изменится физический смысл сказанного? Или Вы каким-то образом лучше поймёте то, что я сказал? Вот терпеть не могу всех этих терминологических чистоплюев. Сами такие люди типично выдвинуть никогда ничего не могут и только прячут свой мозговой вакуум за нагромождение всяческих специальных терминов.
Кстати, знаете для чего собственно специальные термины существуют вообще, какое их полезное назначение?
В таких областях типа математика, экономика, медицина и так далее имеется множество сложных понятий. Большинство из этих понятий вполне выразимы нормальным и простым языком, но для этого понадобится несколько предложений (а то и абзац текста). Разумеется, в таком виде эти понятия использовать неудобно, а то и просто невозможно. Поэтому решение простое: весь текст определяющий понятие заменяется на какое-то недлинное (типично экзотическое) слово или буквосочетание, например: кварк (изначально "творог"), нейтрино (Вольфганг Паули, который изобрёл этот термин, был итальянцем, и потому "нейтрино" по итальянски просто "маленький нейтрончик"), квантовая хромодинамика (динамика цветов наверно? цветомузыка типа? не совсем! "цвета" - это такие особые заряды кварков, другого названия просто не придумали). Ну а русский язык богат и могуч аббревиатурами.
А вот когда всё можно объяснить простым языком (в том числе на бытовых понятиях), а аудитория -- обычные люди (а не учёный совет какой-нибудь кафедры универа), то гнаться за особой терминологией есть злоупотребление и насилование мозгов! Видели тут в комментах постоянно повторяют "учёные изнасиловали журналистов" и те потом написали какой-то бред? Так вот, не журналисты виноваты, а эти самые учёные. Хреновые потому что учёные попались, профессора кислых щей!
Я вам выше посчитал, или вы дальше физику отрицать будете?
Собственно всё упирается в технологию аккумуляторов. Литий-ионные на сегодняшний день самые мощные. Но этого недостаточно. Однако, имеются ещё какие-то литий-кислородные батареи: https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93air_battery . У этих теоретическая плотность энергии приближается к бензину. Так как КПД всех двигателей внутреннего сгорания очень низкий, то достаточно достичь плотности энергии хотя бы 20% от бензина, и этого наверно уже будет достаточно для рентабельного электро-самолёта.
«В 1937 году британский конструктор Фрэнк Уиттл создал первый реактивный двигатель», не люблю неточности! По факту -
Реактивный двигатель был изобретен Гансом фон Охайном (Dr. Hans von Ohain), выдающимся немецким инженером-конструктором и Фрэнком Уиттлом (Sir Frank Whittle).
Первый патент на работающий газотурбинный двигатель был получен в 1930 году Фрэнком Уиттлом. Однако первую рабочую модель собрал именно Охайн.
Как-то русский язык хромает.. "Домашняя авиация" (вместо внутренняя), "тонких слоях атмосферы" (вместо верхних) и т.п.
/шепотом/ это перевод с английского...
Когда нибудь это станет обычным, по крайней мере на коротких маршрутах. Лет через 20-30.
танков на аккумуляторах точно не будет.
Отличная статья