Kann ein Turbofan einen elektrisch angetriebenen Lüfter haben, um mit optimaler Geschwindigkeit zu laufen?

Ich habe gerade dieses ziemlich heruntergekommene Video über die Idee gesehen, ein Getriebe in einen Turbofan einzubauen, damit der Lüfter mit seiner optimalen langsameren Geschwindigkeit laufen kann, während der Kern mit seiner optimalen hohen Geschwindigkeit läuft.

Und mir fiel sofort diese Antwort von Peter Kampf ein, die im Grunde besagte, ein normales Getriebe hätte eine riesige Abwärme.

Dann erinnerte ich mich plötzlich an eine alte Frage von mir zum Fahren eines Hubschraubermotors mit einem dieselelektrischen System.

Jetzt also das naheliegende 2-und-2 zusammen: Kann der Lüfter eines Turbofans mit einem Elektromotor (angetrieben durch den bereits vorhandenen Generator des Triebwerks) angetrieben werden? Oder die detaillierteren Fragen: Kann ein Elektromotor klein genug sein, um um die Lüfterachse zu passen und den Lüfter trotzdem anzutreiben? Wie viel würde es wiegen? Ich interessiere mich für große Turbofans in der Größenordnung von 100 bis 500 kN, aber ich denke, das würde die Aufgabe einfacher machen, da mehr Platz vorhanden ist und Gewichtszunahmen gegenüber einem riesigen Verkehrsflugzeug abnehmende Renditen haben.

Dies hätte offensichtliche Vorteile. Das Lüfter:Kern-Verhältnis kann ohne Getriebe variabel sein. Vermutlich viel weniger Wartung oder zumindest nicht mehr Wartung als der Generator benötigt.

Eine elektrische Übertragung ist nur dann sinnvoll, wenn eine mechanische Übertragung nicht möglich ist, z. B. bei Panzern aus der Zeit des Ersten Weltkriegs und Schiffen aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs. Gegenwärtig sind mechanische Getriebe hinsichtlich Gewicht, Bauraum und Energieeffizienz im Vorteil. Interessant wird es aber, wenn Strom durch einen mechanischen Generator, zB Solarpanel, erzeugt wird.
"Kann der Lüfter mit einem Elektromotor angetrieben werden " Ja, im Prinzip, aber Sie ersetzen eine einfache Stahlwelle durch einen 50-MW-Stromgenerator und einen 50-MW-Motor, und außer beim Start würden beide nur mit sagen wir 20% ihrer laufen Nennleistung - aber Sie müssen immer noch das ganze zusätzliche Gewicht herumtragen. Außerdem benötigen Sie mehr Lager, um zwei separate Wellen zu stützen, mehr Steuerungssysteme, um die erzeugte und verbrauchte elektrische Leistung aufeinander abzustimmen usw unzuverlässig.
@alephzero Kannst du erklären, wie du auf einen Wert von 50 MW gekommen bist? Kommt mir ziemlich groß vor. Der Boeing 777-Motor leistet maximal etwa 500 kN, also nicht einmal 1 Meganewton. Und denken Sie daran, dass sich der Lüfter langsamer als normal dreht, um eine Überschallgeschwindigkeit an der Spitze zu verhindern.
@DrZ214: Leistung (Watt) != Kraft (Newton). Einige grundlegende Mathematik sagt mir, dass 500 kN (Motorkraft) * 100 m / s (Luftgeschwindigkeit) = 50 MW (Motorleistung) sind. Leistung ist das Produkt aus Kraft und Geschwindigkeit.

Antworten (1)

Es ist geplant, anstelle des heute verwendeten Gasgenerators einen Turbofan-ähnlichen Motor mit einem Elektromotor zu betreiben. Doch das Gewicht von Elektromotoren verspricht keinen unmittelbaren Vorteil – erst wenn der Strom wesentlich effizienter erzeugt wird als heutige Gasgeneratoren, wird die Gesamtantriebsmasse geringer. Ein Beispiel ist eine wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle irgendwo im Rumpf.

Wir hatten hier und hier eine ähnliche Diskussion .

Können Sie genau angeben, wie viel Leistung der Lüfter allein während des Starts und während des Reiseflugs benötigt? Ich denke an ein Flugzeug wie die Boeing 777, die ich einfach auswähle, weil sie immer noch die größten Turbofans eines Verkehrsflugzeugs hat. Wenn ich weiß, welche Nennleistung der Motor benötigt, kann ich nachsehen, wie groß und schwer so ein Motor wird.
@ DrZ214: Nein, nicht genau. Wir hatten hier eine ähnliche Frage
RRs Buch "The Jet Engine" S. 101 besagt, dass der Lüfter 75 % des Triebwerksschubs liefert ... wenn Sie also den Schub einer 777 und die Formel kennen, die lbs Schub mit eqv hp gleichsetzt, werden Sie Ihre Antwort bekommen.
Kann ein Turbofan einen elektrisch angetriebenen Lüfter haben, um mit optimaler Geschwindigkeit zu laufen?
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