Может ли турбовентилятор иметь вентилятор с электрическим приводом, чтобы он работал на оптимальной скорости?

Я только что посмотрел это довольно тупое видео об идее поместить редуктор в турбовентиляторный двигатель, чтобы вентилятор мог работать на оптимальной низкой скорости, в то время как ядро ​​​​работает на своей оптимально высокой скорости.

И я сразу же вспомнил этот ответ Питера Кампфа, в котором говорилось, что обычная коробка передач будет иметь огромное количество отработанного тепла.

Тут я вдруг вспомнил свой старый вопрос про вождение вертолетного двигателя с дизель-электрической системой.

Итак, теперь очевидное 2-и-2 вместе: может ли вентилятор ТРДД приводиться в движение электродвигателем (приводимым в действие уже существующим генератором двигателя)? Или более подробные вопросы: может ли электродвигатель быть достаточно маленьким, чтобы поместиться вокруг оси вентилятора и при этом приводить его в действие? Сколько бы он весил? Меня интересуют большие турбовентиляторные двигатели мощностью от 100 до 500 кН, но я думаю, что это облегчило бы задачу, поскольку здесь больше места, а увеличение веса имеет убывающую отдачу по сравнению с огромным авиалайнером.

Это имело бы очевидные преимущества. Соотношение вентилятора и сердечника может быть переменным без какой-либо передачи. Предположительно гораздо меньше обслуживания или, по крайней мере, не больше обслуживания, чем требуется генератору.

Электрическая трансмиссия полезна только тогда, когда механическая трансмиссия невозможна, например, танки времен Первой мировой войны и корабли времен Второй мировой войны. В настоящее время механическая трансмиссия имеет преимущество с точки зрения веса, пространства и энергоэффективности. Но все становится интереснее, если электричество вырабатывается механическим генератором, например, солнечной панелью.
«Может ли вентилятор приводиться в действие электродвигателем?» Да, в принципе, но вы заменяете простой стальной вал электрическим генератором мощностью 50 МВт и двигателем мощностью 50 МВт, и, за исключением взлета, оба они будут работать, скажем, на 20% от их мощности. номинальная мощность - но вам все равно придется носить с собой весь лишний вес. Кроме того, вам нужно больше подшипников для поддержки двух отдельных валов, больше систем управления для согласования вырабатываемой и потребляемой электроэнергии и т. д. и т. д. FWIW редукторный вентилятор P&W — это вариант двигателя для A320neo, но авиакомпании не заинтересованы — это слишком ненадежный.
@alephzero Можете ли вы объяснить, как вы получили значение 50 МВт? Мне кажется довольно большим. Двигатель Boeing 777 развивает максимальную мощность около 500 кН, то есть даже не 1 меганьютон. И помните, что вентилятор будет вращаться медленнее, чем обычно, чтобы предотвратить сверхзвуковую скорость наконечника.
@DrZ214: мощность (ватты) != сила (ньютоны). Немного элементарной математики подсказывает мне, что 500 кН (сила двигателя) * 100 м/с (скорость воздуха) = 50 МВт (мощность двигателя). Мощность есть произведение силы и скорости.

Ответы (1)

Планируется использовать турбовентиляторный двигатель с электродвигателем, а не с газогенератором, который используется сегодня. Но вес электрических двигателей не обещает немедленного преимущества - только когда электричество вырабатывается гораздо более эффективным способом, чем то, что предлагают сегодняшние газовые генераторы, общая масса двигателя будет ниже. Примером может служить водородный топливный элемент где-то в фюзеляже.

У нас было похожее обсуждение здесь и здесь .

Можете ли вы точно указать, какая мощность потребуется только вентилятору во время взлета и во время крейсерского полета? Я думаю о таком самолете, как Boeing 777, который я выбираю только потому, что у него все еще самые большие турбовентиляторные двигатели авиалайнера. Если я знаю, какая номинальная мощность нужна двигателю, я могу посмотреть, насколько большим и тяжелым будет такой двигатель.
@DrZ214: Нет, не совсем так. У нас был похожий вопрос здесь
В книге РР "Реактивный двигатель" на стр. 101 говорится, что вентилятор обеспечивает 75% тяги двигателя... поэтому, зная тягу 777-го и формулу, приравнивающую тягу в фунтах к экв. л.с., вы получите ответ.