Ist es möglich, ein flugfähiges Flugzeug zu bauen, das mit komprimiertem Gas betrieben wird?

Beim Flugzeugdesign ist das Hauptproblem die Energiedichte der Energiequelle. Selbst bei der phänomenal hohen Energiedichte von Kerosintreibstoffen (>42 MJ/kg) macht der Treibstoff immer noch einen beträchtlichen Teil des Gewichts eines Flugzeugs aus. Wenn Sie beispielsweise einen Airbus A330 betanken, verdoppelt sich sein Gewicht!

Druckluft hat laut Wikipedia eine praktische Energiedichte von etwa 0,1 MJ/kg. Den enormen Druckluftbedarf können Sie nicht durch Downsizing Ihrer Motoren kompensieren. Sie würden von 110.000 kg Kraftstoff auf über 400 Millionen kg Druckluft kommen.

Ein besser zuordenbares Beispiel wäre eine Cessna 172. Sie kann 212 Liter Kraftstoff oder etwa 150 kg transportieren. Darüber hinaus kann er etwa 190 kg Nutzlast tragen. Wenn wir stattdessen komprimiertes Gas verwenden, bräuchten wir über 60.000 kg komprimiertes Gas, um die gleiche Reichweite zu erzielen.

Ja

Während es, wie Sanchises erklärte, für große bemannte Flugzeuge möglicherweise nicht machbar ist, ist es im Maßstab kleiner Modelle durchaus möglich. Auch das sind Flugzeuge!

( Quelle )

Solche Modelle waren in den 60er und 80er Jahren sehr beliebt : Der Motor ist in der Tat sehr einfach und kann mit der üblichen CO ₂ -Patrone betrieben werden (wie sie zur Herstellung von Sprudelwasser zu Hause verwendet wurde, was zu dieser Zeit ebenfalls beliebter war).

Heutzutage werden solche Motoren weitgehend durch elektrische Antriebe ersetzt: Auch etwas, das im großen Maßstab noch nicht ganz funktioniert, aber hervorragend für kleine Modelle geeignet ist.

Lässt man das Gas in verflüssigter Form lagern, ist die Antwort ein vorsichtiges Ja. Aber erwarten Sie nicht mehr als sehr kurze Flüge.

Bei den ersten Motorflugversuchen wurde nicht komprimiertes, sondern verflüssigtes Gas verwendet. Bevor Verbrennungsmotoren leicht und schnell genug für den Einsatz in Flugzeugen wurden, wurden Kohlensäuremotoren von mehreren Pionieren eingesetzt.

Otto Lilienthal , der die ersten manntragenden Segelflugzeuge baute und flog, fügte mehreren von ihnen Kohlensäuremotoren seiner eigenen Konstruktion hinzu. Sie trieben flatternde Flügelspitzen an, die nach seiner eigenen Beschreibung zwar deutlich zur Streckung des Gleitens beitrugen, aber für einen Dauerflug nicht stark genug waren.

Lilienthal-Segelflugzeug mit schlagenden Flügelspitzen ( Bildquelle ; ein Bild von Lilienthals Motor ist auch auf dieser Seite zu finden)

1905 verwendete der rumänische Ingenieur Trajan Vuja einen Kohlensäuremotor, um seinen Hochdecker zu fliegen. Es wurde von einem modifizierten Serpollet-Motor mit 25 PS angetrieben, der einen Traktorpropeller antrieb. Es war nur zu kurzen Sprüngen fähig, obwohl Wikipedia das berichtet

Der Kraftstoffvorrat reichte für eine Laufzeit von etwa fünf Minuten bei voller Leistung

In ihrem Abschnitt „vor zehn Jahren“ beschrieb die Ausgabe von Flight International vom 19. Oktober 1916 das Kraftwerk der Vuja-Maschine wie folgt:

Eine Besonderheit der Anordnung besteht darin, dass der Motor mit flüssiger Kohlensäure angetrieben wird, ein Verfahren zur Energiegewinnung, das bisher nicht durch seine Leichtigkeit aufgefallen ist.

Natürlich sind Treibstoffe auf Kohlenstoffbasis heute inakzeptabel, während andere Schwergase entweder ebenfalls Schadstoffe sind oder knapp und teuer (jemand eine Tankfüllung Xenon?). Ein Metallhydrid kann überraschend viel Gas speichern, aber Wasserstoff ist zu leicht, um effizient Schub zu erzeugen. Druckluft ist Ihre beste Wahl.

Der Franzose Victor Tatin flog 1879 ein Modell mit einer Spannweite von 1,9 m (6 Fuß 3 Zoll), das mit Druckluft angetrieben wurde. Der Luftmotor trieb zwei Propeller an. Es war angebunden und flog nach dem Start aus eigener Kraft über eine Entfernung von etwa 15 m (50 ft) im Kreis. Es befindet sich jetzt in einem französischen Museum: siehe Foto.

Außerdem ist in der National Aerospace Library in Farnborough, Großbritannien, ein Druckluft-Modellflugzeug aus den frühen Pioniertagen ausgestellt. Es war ziemlich erfolgreich, aber ich kann mich nicht erinnern, wer es gemacht hat. Irgendjemand?