Würden „Windturbinengeneratoren“ im Nebenstrom Treibstoff für Düsenflugzeuge sparen?

Wo befindet sich die Lichtmaschine eines Flugzeugs in einem großen Verkehrsflugzeug wie einer Boeing 747 oder einem Airbus A380?

Wie viel Leistung produziert er in Kilowatt?

Und was ist die Möglichkeit, es mit Lüfterflügeln zu installieren? Funktion als Windmühle/Windgenerator an dem Punkt, an dem die Luft in einem Bypass-Turbogebläse verlangsamt wird. Ich meine, integrieren Sie es in das Motordesign, damit es die Luft verlangsamt, um Strom zu erzeugen, anstatt die Bewegung des Motors zu nutzen.

Ziel wäre es, den Brennstoffbedarf zur Stromerzeugung zu reduzieren.

Du meinst so etwas wie eine "Ram Air Turbine" ? Ich habe das Gefühl, dass die Nutzung der Restleistung im Motor viel sparsamer ist als der zusätzliche Luftwiderstand durch die ständige Verwendung einer RAT.
Du bekommst nichts umsonst. Da die Entnahme von Energie aus dem Luftstrom zum Drehen der Turbine nicht zu 100 % effizient sein kann, verlieren Sie mehr Energie, als Sie gewinnen, wenn Sie die Energie reduzieren, die aus dem Luftstrom in den Motor gelangt. Ein direkter Getriebeantrieb ist viel effizienter (besser als 99 %) und verwendet Kraftstoff, um die Energie zu erzeugen.
Verwandte: Ist es sinnvoll, Windenergie in einem Flugzeug zu nutzen? . Der zweite Absatz dieser Frage wurde weitgehend (wenn nicht erschöpfend) in der oben verlinkten verwandten Frage behandelt.
Wenn Sie schreiben, " damit die Luft verlangsamt wird, um Strom zu erzeugen, anstatt die Bewegung des Motors zu nutzen ", meinen Sie eher die Umwandlung der kinetischen Energie des Luftstroms in Elektrizität als die Umwandlung der mechanischen Energie des Motors. Aber Sie vermissen den Luftstrom, der selbst vom Motor erzeugt wird. Um den Luftstrom zu nutzen, müssen Sie also zuerst (zusätzlichen) Kraftstoff verbrennen, um eine Kraft zu erzeugen, dann diese Kraft in Bewegung umwandeln (relativer Luftstrom) und dann die Energie des Luftstroms mithilfe von Blättern in mechanische Rotation umwandeln. Diese drei Schritte sind alle unvollkommen. Die Verwendung einer Welle erfordert nur den ersten Schritt und ist daher effizienter.
Die normale Stromerzeugung erfolgt über die Triebwerke oder die APU. Es mag nur das Leichtmetall sein, das ich fliege, aber normalerweise habe ich Startergeneratoren mit Nennwerten wie 28 V -200 ADC oder 28 V -300 ADC. Typischerweise haben die APUs Starter/Generatoren. Ein Problem bei Lichtmaschinen ist, dass die Turbinenrotationsgeschwindigkeit für die Frequenzsteuerung schwierig zu handhaben ist. AC kann nicht parallel geschaltet werden. Es gibt zahlreiche Konfigurationen, und alle scheinen unterschiedlich zu sein. Im Allgemeinen nicht mit Zapfluft gefahren, die zum Starten verwendet wird.
Als Faustregel aus dem Flugzeugdesign gilt, dass ein Windmühlenpropeller die 10-fache Leistungsentnahme aus dem Luftstrom benötigt, um seiner Ausgangswelle eine bestimmte Leistung zuzuführen (also erfordern 10 kW Leistung an der Welle 100 kW "Strömungsleistung". durch mehr Schub wettgemacht werden)
@mins Mein Verständnis einer der Funktionen des Lüfters in einem Turbo-Bypass-Motor liegt in dem Abschnitt des Lüfters, in dem Luft in die heißen Abschnitte des Motors eintritt, und nicht in den Bypass-Abschnitt. Bei Kreuzfahrt ist Luft Überschall, also die Luft durch den Lüfter verlangsamt wird, anstatt die langsame Drehung des Motors oder die Lüfterbewegung zu verwenden, um die Luft zu verlangsamen, warum nicht eine Turbine / Windmühle installieren, um Strom für andere Zwecke zu erzeugen. Um dies weiter zu verstehen, verwendet ein Staustrahlkegel, um die Luft zu verlangsamen, während ein Turbo-by-Pas-Motor den Lüfter verwendet
„ Luft ist Überschall [und muss verlangsamt werden, also] warum nicht eine Turbine/Windmühle [im Motor] installieren, um Strom zu erzeugen “. Entscheidend ist die Strömungsenergie (eine Kombination aus Geschwindigkeit und Masse/Druck). Was Sie vorschlagen, ist weniger effizient als die Verwendung der Zubehörbox zum Antrieb des Generators . Warum sollten Sie außerdem riskieren, eine gebrochene Klinge im Motorgehäuse zu haben? Wenn eine Windkraftanlage in einem Flugzeug vorhanden ist, befindet sie sich entfernt von den Triebwerken in der Nähe des Rumpfes .

Antworten (3)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
Von Olivier Cleynen (Eigene Arbeit) [ CC BY-SA 3.0 ], über Wikimedia Commons

Die oben gezeigte vertikale Welle betreibt den Generator, der in der Nähe des Motors (normalerweise direkt darunter) untergebracht ist. Siehe: Daves Antwort

Leistung

Die maximale Belastung eines IDG auf einer Boeing 737 beträgt 90 kVA oder 72 kW. Diese laufen normalerweise mit 0,3 Last, aber sagen wir, es ist Volllast. ( Quelle )

Kraftstoffverbrauch

Die Wellenleistungsabnahme in einem GE CF6-Düsentriebwerk, das beispielsweise in einer Boeing 747 zu finden ist, verbraucht 0,125 kg Kraftstoff pro kWh. ( Quelle )

Der Wellenleistungsfaktor für den CF6 und den CFM56 des 737 ist sehr ähnlich. In einer Stunde sind das 9 kg Treibstoff, bei einem 6-stündigen Flug sind das 54 kg Treibstoff.

Im Reiseflug sind das etwa 0,45 % dessen, was der Motor bereits bei 2.000 kg/h pro Motor verbrennt. Wie Sie sehen können, ist es nicht viel, vor allem, dass ich eine unrealistische 100%-Last verwendet habe.

Windmühlen im Nebenstrom

Wenn die Turbinen, die Sie in den Bypass-Strom einfügen möchten, realisiert werden, verringern auch sie den Schub des Motors, da sie ihm abnehmen, mehr Gewicht und Komplexität hinzufügen, den Luftstrom stören und sehr wahrscheinlich am Ende mehr fressen Kraftstoff.

Ein anderer Weg für die B747-400: 72 kW während einer Stunde sind 72 kWh oder 259 MJ. Unter Berücksichtigung der Energiedichte von Jet-A (43,3 MJ/kg) erfordert dies bei 100 % Wirkungsgrad 6 kg Treibstoff pro Stunde. Da ein Turbofan einen Wirkungsgrad von etwa 35 % hat, bedeutet dies 17 kg / h, wobei der IDG-Wirkungsgrad außer Acht gelassen wird (der für 400 Hz etwa 90 % betragen sollte). Jetzt gibt es 4 IDG auf einer B747, also 68 kg / h.

Es gibt ein paar Lichtmaschinen in großen Flugzeugen.

Die meisten großen Flugzeuge haben eine APU , die sich oft im Heck des Flugzeugs befindet. Es ist praktisch eine kleine Turbine, die direkt mit einer Lichtmaschine verschraubt ist. Es liefert Strom, während sich das Flugzeug am Boden befindet (und die Triebwerke ausgeschaltet sind) und kann bei Bedarf auch während des Fluges zur Ergänzung des Hauptsystems oder im Falle eines Ausfalls des Haupttriebwerks verwendet werden.

Die Motorgeneratoren sind in diesem Fall in der Nähe der Kompressorstufe im Allgemeinen montiert und werden direkt von der Turbine (über ein Getriebe) angetrieben. Sie können mehr in diesem Thread lesen und sich dieses Video ansehen , um eine schöne Übersicht/Erklärung von Jet-Zubehörantrieben zu erhalten . Sie können auch sehen, wo in diesem Bild,

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein( Quelle )

Wie in den Kommentaren erwähnt, können Sie eine Ram Air Turbine haben , die vom Luftstrom angetrieben wird, aber diese sind vermutlich nicht so effizient wie die direkte Montage am Motor.

Große Fluggesellschaften haben einen von Windflügelturbinen angetriebenen Generator, der unter Notfallbedingungen eingesetzt wird, dh bei einem Totalausfall des Triebwerks / eines normalen elektrischen Systems. Das Gerät erzeugt auch hydraulischen Druck.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie werden Ram-Air-Turbinen oder kurz RAT genannt.

Video: 747 RAT Prüfstand

Diese Geräte haben so manchem Flug erspart. Am auffälligsten ist der Gimli Glider . Eine Boeing 767-233, der 1983 während des Fluges über Kanada aufgrund eines Rechenfehlers der Treibstoff ausging.

Mathematische Fehler. Das werde ich dem AAA-Typen sagen, wenn mein Auto keinen Sprit mehr hat ...
Würden „Windturbinengeneratoren“ im Nebenstrom Treibstoff für Düsenflugzeuge sparen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v