Können die in einer F-35 verwendeten Auftriebsventilatoren von einem Turbowellentriebwerk anstelle des Düsentriebwerks angetrieben werden? Wenn ja, welche? [geschlossen]

Dies ist für eine Science-Fiction-Geschichte, die ich schreibe, also muss die Antwort nicht perfekt sein, nur so nah wie möglich.

Können die Auftriebsventilatoren einer F-35 von einer Turbowelle anstelle des Strahltriebwerks angetrieben werden? Wenn ja, welche? Das Düsentriebwerk, das die Auftriebsventilatoren in einer F-35 antreibt, heißt Pratt & Whitney F135-Triebwerk. Der Motor entlädt 20.000 Wellen-PS auf die Welle, die die Ventilatoren dreht. Aber ich brauche eine Möglichkeit, dies mit einer Turbine zu tun, nicht mit einem Strahltriebwerk mit Schub von hinten.

Ich gehe davon aus, dass es einer bestimmten Menge an PS (Wellenleistung) bedarf, um die Liftventilatoren mit der richtigen Drehzahl zu drehen. Das fiktive vtol soll 4 Liftventilatoren haben, die von vier Turbinen mit geringer Wärmesignatur angetrieben werden, um Infrarot zu vermeiden.

Obwohl ich sagen würde, dass dies kein Thema ist, lautet die Antwort: Ja, natürlich können Sie das. Turbinenmotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet; Sie sollten sich einen Turboprop ansehen, der im Grunde das ist, was Sie in einer anderen Konfiguration beschreiben.
worldbuilding.SE ist wahrscheinlich ein besserer Ort für diese Art von halb-fiktiven Fragen
Kann jemand erklären, warum das off-topic ist? Die Frage bezieht sich auf ein Flugzeugantriebssystem, das hier zu passen scheint.
Sie könnten es mit einem separaten Motor antreiben, aber das würde zusätzliches Gewicht und Platz kosten. Wenn es nützlich wäre, hätten sie es getan. Um die Wärmesignatur loszuwerden, könnte man den Auspuff mit Umgebungsluft mischen und ihn oben in der Mitte Ihres Behälters austreten lassen. Das würde die Hitze des Bodens ziemlich effektiv maskieren. Eine andere Option, wenn es sich um Science-Fiction handelt, besteht darin, alles elektrisch zu betreiben und kaum Wärme zu erzeugen

Antworten (1)

  1. Es gibt keinen Unterschied zwischen Turbofan-, Turboprop- und Turbowellentriebwerken, außer was auf der Welle montiert ist. Es gibt viele Kerne, die in allen Turbofan-, Turboprop- und Turboshaft-Triebwerken verwendet werden. Also ja, sie können per Turbowelle angetrieben werden. In gewisser Weise gilt der Motor, der sie antreibt, als Turbowelle, einfach weil er sie antreibt.

  2. Allerdings ist der Auftriebsventilator von F-35 absurd ineffizient . Die Sache ist, dass der Auftrieb gleich dem Massenstrom durch den Lüfter / Propeller mal der Geschwindigkeitsänderung der Luft ist, aber die erforderliche Leistung ist gleich dem Massenstrom mal dem Quadrat der Geschwindigkeitsänderung plus dem Luftwiderstand, der mit der Drehzahl zunimmt.

    Jetzt ist der Lüfter klein, hat also einen kleinen Massenstrom und muss die Luft auf große Geschwindigkeit beschleunigen, und dazu benötigt er auch hohe Drehzahlen, was beides die zum Drehen erforderliche Leistung erheblich erhöht.

    Damit kann die F-35 leben, da sie nur sehr kurze Zeit im Schwebeflug und viel Zeit bei hoher Geschwindigkeit verbringt, sodass sie die Effizienz im Schwebeflug gegen geringen Luftwiderstand bei Geschwindigkeit eintauschen kann. Aber alles, was wie ein Hubschrauber funktionieren soll, sollte besser einen großen Rotor wie ein Hubschrauber haben, weil es viel weniger Kraft braucht, um ihn zu drehen (und somit einen viel geringeren Kraftstoffverbrauch hat).

Abgesehen davon, dass ich noch nie gehört habe, dass ein Turbofan als Turbowellenmotor bezeichnet wird. Ich denke, es ist eine Grauzone
@ChrisV. Bisher hatte jeder Motor entweder Fan oder Welle, also hieß es im ersteren Fall Turbofan und im späteren Fall Turbowelle. Einige Kerne wurden bereits in beiden Konfigurationen verwendet, aber der PW F135 im F-35B ist insofern einzigartig, als er gleichzeitig Lüfter und Welle hat.
Was wahrscheinlich ein weiterer Unterscheidungsfaktor zwischen einer Turbowelle und einem Turbofan ist, ist, dass das Ziel bei einer Turbowelle allein Pferdestärken sind. Mit einem Turbofan erzeugte das Kerntriebwerk immer noch Schub, obwohl dieser heutzutage normalerweise weniger als 20-30% beträgt. Sie haben Recht, der F135 ist in dieser Hinsicht einzigartig
@ChrisV, in der Tat. Und F135 ist ein Turbofan mit niedrigem Bypass, sodass er wahrscheinlich etwa die Hälfte des Schubs vom Kern erzeugt (ich kann das Bypass-Verhältnis jedoch nicht schnell finden).
Ich wäre überrascht, wenn es mehr als 30% wären. Ich glaube, der F16 hat etwa 10% Bypass
@ChrisV, bedeutet 10% Bypass nicht, dass 90% Core sind?
Ja, das ist richtig. Es war eines (wenn nicht das) erste Bypass-Triebwerk in einem Kampfjet. Davor waren fast alle Straight Jets. Ein höherer Bypass führt normalerweise zu einer langsamen Motorreaktion (Leerlauf bis voller Schub), was bei einem Jäger nicht wünschenswert ist
@ChrisV, Der Hauptgrund, warum Kämpfer keinen hohen Bypass haben können, ist, dass ein höherer Bypass eine niedrigere Abgasgeschwindigkeit bedeutet, was zwar großartig für die Effizienz ist, aber die Höchstgeschwindigkeit begrenzt. Das Bypass-Verhältnis hat sich bei Jägern seit F-16 etwas erhöht, liegt aber wahrscheinlich immer noch unter 1, sodass mehr als 50 % Kernfluss sind (Bypass-Verhältnis ist Bypass/Kern, nicht Bypass/Gesamt).
aha, was neues gelernt
Können die in einer F-35 verwendeten Auftriebsventilatoren von einem Turbowellentriebwerk anstelle des Düsentriebwerks angetrieben werden? Wenn ja, welche? [geschlossen]
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