Könnte ein Flugzeug mit einem elektrischen Turbinentriebwerk genug Auftrieb erzeugen, um einen elektrischen aerodynamischen Auftrieb und eine Landebahn in den Weltraum zu bringen?

Unter der Annahme, dass die maximale Höhe für das höchste Luftschiff 74.000 Fuß beträgt und die Schiene um 15 Grad geneigt ist, ergibt sich eine Schienenlänge von 285.000 Fuß. Das Stratosphären-Luftschiff HiSentinel flog so hoch und konnte nur 36 kg tragen.

Die Stahlschiene/das Stahlseil würde etwa 5,5 Millionen kg wiegen. Basierend auf der Stahldichte und einem gut dimensionierten Seil, um den Elementen standzuhalten. Wir brauchen also 154.000 Zeppeline, um die Schiene zu transportieren. Das ist 1 Zeppelin alle 2 Meter. Luftschiffe sind riesig.

Während die Idee sehr einfallsreich ist (gute Sache), neigt die Technik dazu, Probleme zu lösen, nicht zu schaffen. Würden sich die Luftschiffe (wenn sie in den Himmel passen) zwischen den Starts abschalten? Oder oben bleiben?

Vielleicht möchten Sie sich den Stargazer ansehen :

[A] Lockheed L-1011 TriStar, die modifiziert wurde, um als Mutterschiff-Startrampe für Pegasus-Raketen verwendet zu werden. Bis Juni 2012 wurden von ihm 35 Raketen gestartet.

RE: Wie viel Auftrieb könnte ein von einem Elektromotor angetriebenes Flugzeug liefern, wenn die Energiequelle extern bereitgestellt würde?

Was Sie fragen, ist wie ein Flugzeug, das keinen Treibstoff transportiert und stattdessen einen langen Treibstoffschlauch an einer Treibstoffpumpe am Boden befestigt hat. Wenn Sie alle damit verbundenen Probleme ignorieren, hilft Ihnen eines, das Problem zu verstehen: das Pumpen des Kraftstoffs.

Das Pumpen von Strom über einen so langen Draht / eine so lange Schiene erfordert eine hohe Spannung / einen niedrigen Strom ( genau wie Stromleitungen ). Das bedeutet, dass das E-Fan-ähnliche Flugzeug und alle Zeppeline ihre eigenen superschweren Transformatoren tragen müssen (wie ich oben geschrieben habe, hebt ein Zeppelin in großer Höhe 36 kg, was wir bereits zum Anheben der Schiene verwendet haben).

Ein grundlegendes Problem, das Sie mit diesem Design haben, ist das Wetter – was tun Sie, wenn ein Sturm durchzieht? Aufgrund ihrer großen Oberfläche werden Ihre Blimps in niedrigeren Höhen von starken Winden stark herumgeschubst, wahrscheinlich bis zur Zerstörung.

Stürme und die damit verbundenen starken Winde können sich im Extremfall über 40.000 Fuß erstrecken.

Sie könnten darüber nachdenken, den Strom auf andere Weise zum Flugzeug zu bringen, vielleicht durch Mikrowellenübertragung.

Nun, es wird eine Frage sein, nicht ob man das tun könnte, sondern ob es sinnvoller ist, ein einfacheres System wie Paul Allens StratoLaunch oder Orbitals Stargazer / Pegasus-Systeme zu verwenden.

Fragen wir uns zuerst, warum wir ein rein elektrisch angetriebenes Flugzeug so konstruieren, dass es ein Mutterschiff für den Start von Raketennutzlasten in die Umlaufbahn oder darüber hinaus bietet?

Die Hauptvorteile eines wiederverwendbaren Start- und Landebahnsystems für Mutterschiffe/Tochterschiffe bestehen darin, dass Sie die Luft in der Atmosphäre nutzen können, um Ihre Nutzlasten durch die unteren Schichten der Atmosphäre zu befördern, indem Sie die vorhandene Luft als Arbeitsflüssigkeit und Herstellung verwenden Verwendung von atmosphärischem Sauerstoff zur Oxidation chemischer Treibmittel, wodurch der Bedarf an großen Raketentriebwerken und Boostern zur Reinigung der unteren Atmosphäre verringert wird, wodurch der Geldbetrag, der für den Start einer Masseneinheit in die Umlaufbahn erforderlich ist, erheblich gespart wird.

Das Hinzufügen eines elektrischen Antriebssystems kann möglicherweise ein umweltfreundlicheres Startsystem schaffen, abhängig von den Methoden, die zur Erzeugung des Stroms für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden.

Angenommen, wir verwenden eine vollelektrische Version von Allens Stratolaunch-System. Es wird von sechs PW4000-Triebwerken angetrieben, von denen jedes einen spezifischen Kraftstoffverbrauch von 0,583 lb pro Stunde / lb Schub hat. Mit den Triebwerken, die einen Schub von 56.750 lb erzeugen, ergibt sich eine Kraftstoffverbrauchsrate von 6 x 56.750 x 0,591 = 90.232 kg/h JET-A-Kraftstoff. Typischerweise beträgt der Stromverbrauch eines Elektromotors ungefähr 1/3 des Stromverbrauchs eines Kohlenwasserstoffmotors pro Einheit mechanischer Leistung aus der Antriebswelle. Angesichts dieser Tatsache und unter der Annahme eines 100%igen Wirkungsgrads für Propeller und/oder Lüfter sowie einer Energiedichte von JET-A-Treibstoff von etwa 45 MJ würde ein Elektroflugzeug dieses Typs etwa 1,35E12 J/h = 376 verbrauchen Megawatt elektrischer Leistung, um diese Art von Flugzeug und Nutzlast in großer Höhe in Startposition zu bringen.

Typischerweise wird elektrischer Strom mittels Hochspannungsleitungen übertragen, die im Bereich von 250.000 bis 500.000 Wechselspannung arbeiten. Unter der Annahme, dass diese Leitungen und Lasten eine Null-Impedanz-Last bieten, erfordert dies, dass diese Leitungen einen Strom von 750 - 1500 Ampere übertragen, um diese Art von Leistung zu übertragen. Typischerweise stahlverstärktes Aluminiumkabel, das schwer genug ist, um diese Art von Leistung zu tragen, wiegt etwa 800 Pfund pro 1000 Fuß Kabel. Wenn wir dies verwenden und die zusätzliche Struktur nicht berücksichtigen, die zum Stützen und Trennen der Leitungen erforderlich ist, um Überschläge und Systemausfälle zu verhindern, benötigen wir ein Hebesystem, das ca zwei Linien). Angenommen, wir verwenden Heliumballons, um diese Linien zu stützen, und Helium hat eine Tragfähigkeit von 14,49 Kubikfuß pro angehobenem Pfund, dann benötigen wir Ballons von ca. 115, 920 cu ft pro Meile Leitungen benötigt. Dies entspricht ungefähr einem Zeppelin in Goodyear-Größe auf jeder Meilenmarkierung, um dieses System zu unterstützen.

Ein weiteres Problem bei Ballons, die die Leinen tragen, besteht darin, dass es keine Möglichkeit gibt, zu verhindern, dass die Ballons unter dem Gewicht der durchhängenden Leinen zusammendriften, wodurch jegliche Anstrengung, die Leinen in der Höhe aufzuhängen, weiter zunichte gemacht wird.

Und dabei sind noch nicht einmal ansatzweise die Probleme des Abflugs und des Kontakthaltens mit der Linie während des gesamten Fluges, Witterungseinflüsse auf die Linien, Wartung und Instandhaltung usw. berücksichtigt.

Unterm Strich ist ein Schema wie dieses physikalisch machbar, aber es ist übermäßig kompliziert und teuer, wenn es weitaus einfachere Alternativen für diese Art von Raumtransportsystem gibt.

Ehrlich gesagt wäre es bei einem komplexen Design wie diesem weitaus besser, die Rakete und die Nutzlast einfach unter einem Heliumballon (der müsste wirklich groß sein!) in die Höhe zu schießen, ihn etwa 100.000 Fuß erreichen zu lassen und dann die Rakete loszulassen und zu zünden seinen letzten Flug in die Umlaufbahn. Aber selbst das ist weitaus weniger machbar als ein mit Kohlenwasserstoff betriebenes Mutterschiff. Wenn Sie nach einer umweltfreundlicheren Lösung suchen, würde ich einen mit Biodiesel betriebenen Stratolaunch in Betracht ziehen. Es wäre eine Null-Netto-CO2-Lösung und würde hier gut funktionieren. Gib ein verrücktes Schema wie eine Himmelsschiene auf; Berechnungen auf der Rückseite des Umschlags zeigen nur, dass es nicht machbar ist.