Можно ли построить способный к полету самолет, работающий на сжатом газе?

В конструкции летательных аппаратов основной проблемой является плотность энергии источника энергии. Даже при феноменально высокой плотности энергии керосина (>42 МДж/кг) топливо по-прежнему составляет значительную часть веса самолета. Например, заправка Airbus A330 удвоит его вес!

Согласно Википедии , сжатый воздух имеет практическую плотность энергии около 0,1 МДж/кг. Вы не можете компенсировать огромное количество сжатого воздуха, требуемого за счет уменьшения размеров двигателей. Вы перейдете от 110 000 кг топлива к более чем 400 миллионам кг сжатого воздуха.

Более подходящим примером может служить Cessna 172. Он может перевозить 212 литров топлива или около 150 кг. Кроме того, он может нести около 190 кг полезной нагрузки. Если вместо этого мы будем использовать сжатый газ, нам потребуется более 60 000 кг сжатого газа, чтобы получить тот же диапазон.

Да

В то время как это может быть неосуществимо, как объяснил Санчизес , для больших пилотируемых самолетов, в масштабе небольших моделей это вполне возможно. Это тоже самолеты!

( источник )

Такие модели были довольно популярны в 60-х и 80-х годах: двигатель действительно очень простой и может работать от обычного картриджа CO ₂ (который использовался для приготовления газированной воды в домашних условиях, что также было более популярно в то время).

Сейчас такие двигатели во многом вытеснены электроприводом: тоже пока не совсем работающим в больших масштабах, но отлично подходящим для небольших моделей.

Если вы разрешаете хранить газ в сжиженном виде, ответ будет осторожным: да. Но не ждите большего, чем очень короткие полеты.

При первых попытках полета с двигателем использовался не сжатый, а сжиженный газ. До того, как двигатели внутреннего сгорания стали легкими и достаточно быстрыми для использования в самолетах, несколько пионеров использовали двигатели на углекислом газе.

Отто Лилиенталь , построивший и пилотировавший первые планеры с человеком, добавил к некоторым из них двигатели на углекислом газе собственной конструкции. Они управляли машущими законцовками крыльев, которые, по его собственному описанию, явно помогали растянуть планирование, но были недостаточно мощными для продолжительного полета.

Планер Лилиенталя с машущими законцовками крыла ( источник изображения ; изображение двигателя Лилиенталя также можно найти на этой странице)

В 1905 году румынский инженер Траян Вуя использовал двигатель на углекислом газе для управления своим высокопланом. Он был оснащен модифицированным двигателем Serpollet мощностью 25 л.с., который приводил в движение гребной винт трактора. Он был способен только на короткие прыжки, хотя Википедия сообщает, что

Запаса топлива хватало на время работы около пяти минут на полной мощности.

В разделе «Десять лет назад» в выпуске Flight International от 19 октября 1916 года силовая установка машины Vuja описывалась следующим образом:

Особенность устройства состоит в том, что двигатель приводится в действие жидкой углекислотой, способ получения мощности, который до сих пор не отличался легкостью.

Конечно, топливо на основе углерода сегодня неприемлемо, в то время как другие тяжелые газы либо тоже загрязняют окружающую среду, либо дефицитны и дороги (кому-нибудь полный бак ксенона?). Гидрид металла может хранить удивительное количество газа, но водород слишком легкий, чтобы эффективно создавать тягу. Лучше всего подойдет сжатый воздух.

Француз Виктор Татен управлял моделью размахом 1,9 м (6 футов 3 дюйма), приводимой в движение сжатым воздухом, в 1879 году. Воздушный двигатель приводил в движение два гребных винта. Он был привязан и летал по кругу на расстояние около 15 м (50 футов) после взлета своим ходом. Сейчас он во французском музее: см. фото.

Существует также модель самолета на сжатом воздухе первых дней пионеров, выставленная в Национальной аэрокосмической библиотеке в Фарнборо, Великобритания. Это было довольно успешно, но я не могу вспомнить, кто это сделал. Кто-нибудь?