Это для электрического самолета (поэтому нет топлива для сгорания):
Пропеллеры в той или иной форме действительно единственный вариант. В настоящее время это единственный эффективный способ создания тяги с использованием воздуха в качестве среды. Даже реактивные двигатели в некотором смысле представляют собой очень сложную систему винтов.
Причина использования турбины заключается в том, чтобы создать среду для эффективного сжигания топлива ( всасывание, выдавливание, стук, выдувание ) для создания максимально возможной тяги. Следовательно, в электрическом самолете это не имеет значения. Возможно, вас заинтересует Airbus E-Fan , в котором используются воздушные пропеллеры, повышающие эффективность. Тем не менее, это все еще «просто» пропеллер с электродвигателем посередине.
Вы можете выбрать любую движущую силу, которую вы предпочитаете, но вы должны принять последствия. Электрическую турбину легко построить, но для нагрева основного потока потребуется много энергии. Вместо горелок вам потребуется установить нагревательные элементы, что потребует более длинного пути потока и большего объема между компрессором и турбиной, но в целом электротурбинный двигатель будет очень похож на топливный.
Вы также можете удалить все турбооборудование и управлять вентилятором только с помощью большого электродвигателя. Но это будет иметь более низкую эффективность , чем вращение пропеллера, поэтому только тогда, когда ваша скорость полета будет вызывать сверхзвуковые концы пропеллера, может быть лучшей альтернативой вентилятор с электрическим приводом.
Поэтому на скоростях ниже 0,7 Маха пропеллеры дадут вам больше тяги на кВт мощности, а их эффективность лучше всего на низких скоростях . Гораздо более низкая плотность энергии электрического накопителя потребует полета на низкой скорости, иначе время вашего полета будет очень коротким. Поэтому пропеллеры — лучшее, но далеко не единственное решение.
Потенциально еще более эффективным методом могут быть ионные двигатели , в которых высокое напряжение используется для ионизации и ускорения воздуха для создания тяги. Конструкции, использующие ионные двигатели, будут использовать весь планер для создания тяги и должны работать при напряжении в десятки тысяч вольт, но их потенциальная эффективность превосходит даже низкоскоростные пропеллеры - теоретически. Однако связанная статья смущает Массачусетский технологический институт. Реактивный двигатель мощностью 1 кВт, создающий тягу всего 2 Н, должен лететь очень быстро (500 м/с, если быть точным), в то время как 110 Н, указанные для ионного двигателя при той же мощности, означают, что он не мог двигаться быстрее 9 м. /с.
В электрическом двигателе нет горячих газов сгорания. Единственный доступный вам газ — это воздух вокруг вас, и пропеллер — наиболее логичный способ ускорить этот воздух.
Сопло, которое вы себе представляете, можно использовать для превращения большого медленного потока воздуха в более быстрый, но меньший воздушный поток. Он не может обеспечить тягу сам по себе, так как не является частью двигателя с приводом.
Канальные вентиляторы, а не внешние пропеллеры, повышают производительность на высоких скоростях, поэтому решают большинство проблем.
На самом деле вам не захочется носить с собой топливо и аккумуляторы, поэтому для высокоскоростного самолета лучшим решением будет какой-нибудь канальный вентилятор.
Хотя они и выглядят как реактивные двигатели, по сути, это всего лишь винтовые двигатели в трубе, поэтому они могут лучше контролировать воздушный поток, который при высоких скоростях может вызвать проблемы с открытыми винтами.
Для вашего требования использовать аккумулятор для бесшумного взлета и посадки пропеллеры с электрическим приводом (или канальные вентиляторы), безусловно, будут достаточно хороши.
Упомянутое вами требование от 350 миль в час до 550 миль в час действительно только для круиза, который предположительно будет использовать турбовентиляторный (или, возможно, турбовинтовой) - и одновременно заряжать аккумулятор.
Итак, я предполагаю, что вам нужен канальный вентилятор с довольно высокой производительностью, который может приводиться в действие либо электродвигателем для обеспечения тишины, либо обычной турбиной на крейсерском режиме - немного похоже на турбовинтовой двигатель. Тогда возникает вопрос, как организовать обмен между двумя источниками энергии. (Я предполагаю, что два комплекта двигателей были бы невозможны, хотя, возможно, они могли бы быть?)
(Отредактировано, чтобы добавить ... вашим электродвигателям по-прежнему требуется полная мощность для взлета. Так почему бы не запустить двигатель все время и не использовать вспомогательный газотурбинный двигатель для обеспечения электроэнергии в крейсерском режиме? Мало чем отличается от гибридного автомобиля.)
Основное различие между воздухом и водой заключается в том, что второй нельзя сжать, а первый можно, и когда вы это делаете, вы нагреваете его, теряя значительное количество энергии. Чем сильнее вы его сжимаете и чем дольше выжидаете, прежде чем отпустить, тем больше энергии вы теряете.
Пропеллер также сжимает воздух: это необходимо для его ускорения, но позволяет достичь высоких скоростей воздуха при минимальном сжатии. Это также очень простая и легкая конструкция, кроме того, одним из мотивов наличия внутреннего водяного компрессора является возможность его фильтрации, что не требуется для воздуха.
Энди
Д_Бестер
пользователь3528438