Warum verwenden wir keine Raketentriebwerke in Autos?

Wenn Raketentriebwerke einen Wirkungsgrad von 70 % erreichen können, warum verwenden wir sie dann nicht in Autos?

Verbrennungsmotoren werden mit höherer Geschwindigkeit immer weniger effizient, nur aufgrund der kinetischen Energiegleichung (eine Einheit Kraftstoff erzeugt eine Einheit Geschwindigkeit^2), während Raketentriebwerke einen konstanten Wirkungsgrad haben (eine Einheit Kraftstoff erzeugt eine Einheit Geschwindigkeit). , Kraftstoffverbrauch außer Acht lassen.

Dies ist eine grundlegende Einschränkung, da ein Verbrennungsmotor notwendigerweise gegen die sich bewegende Erde drückt, um das Auto anzutreiben, und ein Raketentriebwerk effektiv gegen ein Gas drückt, das bezüglich der Rakete stationär ist.

Warum also nicht einen Raketenmotor in einem Auto verwenden? Wäre es nicht sparsamer?

Referenz für die 70%-Zahl: https://en.wikipedia.org/wiki/Propulsive_efficiency

Vielleicht, weil wir in einem Auto nicht auf Geschwindigkeit aus sind? Und Raketen sind unsicher? Aber es scheint, als wäre eine Rakete grundsätzlich besser geeignet, wenn Sie nur auf Bodengeschwindigkeit abzielten.
Das Versengen von Fußgängern wäre auch negativ.
@ James Autos haben bereits Auspuff und Raketendüsen kühlen bereits Gas durch Expansion
Ich stelle mir vor, dass das größte Problem neben der Sicherheit die Kosten sind, es würde den Kauf von Autos nur zu etwas für diejenigen machen, die über ein riesiges verfügbares Einkommen verfügen.
@Triatticus Ich frage mich - warum verwenden wir keinen Motor mit offenem Kolben und nicht einen Motor mit geschlossenem Kolben, der gegen den Boden drückt. Verstehen Sie eigentlich, dass die Effizienz eines Autos mit der Geschwindigkeit sinkt? physical.stackexchange.com/questions/658234/… Ich bin auch überrascht, dass Raketen eine vergleichbare Effizienz wie Autos haben, aber das sagt Wikipedia!
@Matt: Wenn die Leistung Ihrer Raketendüse dem Auspuffrohr eines durchschnittlichen Autos entspricht, sind Ihre Beschleunigung und Höchstgeschwindigkeit ein Problem.
@James, du ziehst das nur aus deinem Arsch, du beschäftigst dich nicht mit dem Inhalt der Frage
@Matt: Du hast vollkommen recht. Aber ich ernähre mich seit über 30 Jahren vom Maschinenbau, also ist mein Arschoutput nicht allzu schäbig. :)
Der Punkt ist, dass (1) die Kraftstoffeffizienz von Autos mit der umgekehrten Geschwindigkeit skaliert - dh die Effizienz eines Autos ist bei 100 km / h 100-mal schlechter, aber die Effizienz einer Rakete ist konstant (2) eine Rakete erreicht tatsächlich eine vergleichbare Effizienz wie ein Auto. scheinbar.
@Matt Aggressive Kommentare werden normalerweise negative Aufmerksamkeit erregen, das ist hier nicht nötig.
OK @Triatticus - aber verstehen Sie, worauf die Frage hinausläuft? Anscheinend verbrauchen Autos zu Recht 100-mal so viel Kraftstoff, um 100 km / h => 101 km / h zu fahren, als 0 km / h => 1 km / h. Das gilt nicht für Raketen.
@Matt: Ich versuche nicht, Sie zu verärgern, also tut es mir leid, wenn es so rübergekommen ist. Ihre Frage war, warum wir keine Raketenmotoren in Autos verwenden, also dachte ich, Sie wollten eine Liste mit Gründen, warum ein Raketenmotor nicht angemessen ist. Ich habe einen dieser Gründe angegeben ... gefährliche Abgase.
@ James haha ​​überhaupt nicht. Ich denke, wir haben die Antwort bekommen – es ist, dass Raketentriebwerke bei niedrigen Geschwindigkeiten fast null Effizienz haben und die Aussage über die KE-Effizienz von Autos ist einfach nicht wahr. Die ganze Frage basiert auf meinem Missverständnis

Antworten (1)

Ich glaube du hast den Artikel falsch gelesen. Es heißt, Raketentriebwerke können bis zu 70 % erreichen η C , was nur der Zykluswirkungsgrad ist (wie gut er die Energie des Kraftstoffs in mechanische Energie umwandelt). Dies ist nicht die Antriebseffizienz.

Leider wird bei einer Rakete ein Großteil dieser mechanischen Energie verwendet (verschwendet ...) um den KE des Auspuffs und nicht der Rakete zu erhöhen. Wie der Artikel erwähnt, ist die optimale Effizienz dann gegeben, wenn die Abgasgeschwindigkeit und die Raketengeschwindigkeit aufeinander abgestimmt sind. Aber das ist am Ende schrecklich für den Kraftstoffverbrauch.

In der Lage zu sein, die Masse der Erde oder der Atmosphäre herumzuwerfen, macht den regulären Antrieb viel effizienter.

In einem Ihrer Kommentare haben Sie auf die Frage Geschwindigkeit und kinetische Energie verwiesen, die die galileische Relativitätstheorie verletzt , und gesagt, dass die Effizienz eines Autos mit der Geschwindigkeit abnimmt. Dieser Aussage würde ich nicht zustimmen. Die Frage bezog sich speziell auf die Interpretation von Energie in verschiedenen Frames.

Wenn wir uns nur an den Rahmen halten, in dem der Boden ruht (ein sehr gültiger Rahmen für die Fahrt auf der Erde), nähert sich der theoretische Wirkungsgrad Ihres Batterieautos 1, wenn Sie den Luftwiderstand eliminieren. Die Energie der Batterie kann fast vollständig in KE des Fahrzeugs abgegeben werden, da die Erde so massiv ist.

Oh, danke, das macht viel mehr Sinn. Der Vortriebswirkungsgrad liegt also deutlich unter 1 %?
Die Antriebseffizienz hängt von der Geschwindigkeit der Rakete und der Geschwindigkeit des Auspuffs ab. Bei einer Rakete, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, kann der Wirkungsgrad sehr hoch sein. Aber für eine Rakete, die aus dem Stand startet, ist die Effizienz nahe Null.
Ach okay! Ja, das macht Sinn. Ich war verwirrt von der Aussage über Raketen: <Eine Treibstoffeinheit fügt eine Geschwindigkeitseinheit hinzu, wobei die Raketengleichung ignoriert wird>.
Das ist richtig. Es ist eine konstante Beziehung, aber das bedeutet (insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten) nicht, dass es eine effiziente Beziehung ist. Eine Geschwindigkeitseinheit bei niedriger Geschwindigkeit würde für ein Auto ein wenig Energie kosten. Aber es braucht eine riesige Menge Energie für die Rakete.
Danke @BowlOfRed. Ich bin wieder verwirrt. Wenn die Rakete die Geschwindigkeit linear mit dem Treibstoff hinzufügt, wird ihre Geschwindigkeit dann nicht schließlich die sqrt-Beziehung (Treibstoff und Geschwindigkeit im Quadrat) überholen, die durch Energieeinsparung optimal sein sollte?
Vorausgesetzt, der Sprit geht nicht aus, ja. Eine Rakete (bei hoher Geschwindigkeit) kann einen Wirkungsgrad von 100 % überschreiten. Es tut dies, indem es den Kraftstoff verlangsamt, anstatt ihn zu beschleunigen. Aber Sie müssen Hochgeschwindigkeitstreibstoff haben, um dies zu erreichen (und Sie haben früher Energie aufgewendet, um dies zu erreichen).
Vielen Dank. Das hat mich nachts wach gehalten!
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