Elektrischer Überschall-Jet: ist das überhaupt möglich?

Mod Note: Beiträge verschoben aus Thread „Kraftstoff Revolution“

Flugzeuge wären ja mit Elektroantrieb auch viel besser als mit fossilen Treibstoffen. Was fehlt sind „nur“ Batterien mit deutlich höherer Energiedichte als heute. Man wird damit viel höher und schneller fliegen können als heute mit den Düsentriebwerken.

Quelle?

Die lange Erklärung habe ich jetzt grade nicht mehr gefunden, aber erstmal das hier:
bloomberg.com/news/2013-08-0 … c-jet.html

Vielleicht finde ich das andere auch noch.

Die Aussage kam jedenfalls von Musk. Und bekannterweise ist es ein bisschen risky gegen den Mann zu wetten. :slight_smile:

Edit: Hier erklärt er es ein bisschen besser, obwohl es eine Comedy Show ist, etwa ab 1:40: ibtimes.com/elon-musk-touts- … eo-1639092

Edit2: Hab das mal hierher kopiert, weil wir hier über zwei verschiedene Themen diskutieren → viewtopic.php?f=22&t=4335

Hier ein Zitat aus dem von Dir verlinkten Beitrag

Also eine SuperSonic Jet mit elektrischem Antrieb, der neben allem anderen (leiser, Schneller, höher,…) auch noch eine kürzere Landebahn benötigt,
also da fehlt neben der Speichertechnologie vermutlich auch noch 'ne größere Änderung in der Physik und Du solltets das eigentlich auch wissen.

Warum eine Änderung in der Physik? Vertikal starten und landen geht ja sogar mit heutigen Kerosin-Triebwerken. Zwar nur mit kleinen Flugzeugen, aber ich würde nicht behaupten dass die Physik sowas verbietet. Besonders wenn Musk davon überzeugt ist sollte man vorsichtig sein mit vorschnellem verwerfen der Idee.

Das zwischen Flächenbelastung und Startstrecke ein Zusammenhang besteht ist Dir schon mal aufgefallen?
Und wie hoch der Treibstoffbedarf bei Senkrechtstartern im Vergleich zu einem Horizontalstart ist wurde auch bereits untersucht,
von den Lärmbelastungen von Senkrechtstartern (egal ob Drehflüglern oder Düsen) mal ganz zu schweigen.

Jap, da ich Hobbypilot bin sagt mir das durchaus etwas.

Ich interpretiere den Rest deiner Aussage jetzt mal so dass du einverstanden bist damit dass die Physik einen elektrischen senkrecht startenden Jet nicht verbietet.

p.s.: Wäre schön wenn du ein bisschen auf deinen Umganston achten könntest, sonst macht es nicht so richtig Spass mit dir zu diskutieren.

Kurz Start- und Landeeigenschaften erfordern halt Mittel die denen des Überschallfluges entgegen stehen,
Lösungen dazu sind dann mit erhöhtem Aufwand, Gewicht und verringertem Wirkungsgrad verbunden.
Elektrisch senkrecht starten ist möglich, Tausende Modellhubschrauben zeigen dies täglich,
mit einem elektrischen JET wäre ich jetzt wiederum skeptisch,
schließlich bedeutet Jet Strahltriebwerk, das ist elektrisch wenig sinnvoll, dann ehr Impeller, aber damit auf Überschall?
Daher glaube ich, das es bezüglich dieser Aussage von Elon Musk mehr benötigt als nur bessere Akkus.

Gruß

Jörg

Und vor allem der Unterschied beim Energieverbrauch. Während bei Senkrechtstartern das volle Eigengewicht noch zusätzlich hochgehievt werden muss, muss bei Tragflächen nur Energie für den Vortrieb aufgewendet werden.

Das stimmt nicht. Damit eine Tragfläche tragen kann, also Auftrieb generiert, muss sie entsprechend angeströmt werden, was Luftwiderstand bedeutet. Wesentlich weniger als bei einem Senkrechtstarter, aber Energie kostet es trotzdem.

Stimmt natürlich, der Vortriebsluftwiderstand wird durch das zu tragende Gewicht natürlich größer - ist ja auch logisch…

Quelle ist die Physik. :wink: Verbrennungsprozesse brauchen bekanntlich Sauerstoff, E-Motoren nicht. Je höher man kommt, desto „dünner“ wird die Luft → weniger Sauerstoff, aber auch weniger Luftwiderstand → gleicher Energieeinsatz führt zu höheren Geschwindigkeiten
de.wikipedia.org/wiki/Strahltriebwerk

Stimmt nicht. Niedrigere Dichte führt dazu, dass ich mehr Volumen an den Flügeln umlenken muss, um den gleichen Auftrieb zu erzeugen.

David MacKay rechnet hier vor, wie sich die Dichte des Mediums rauskürzt: withouthotair.com/cC/page_269.shtml
Auf Seite 277:

Jets reisen nur deshalb in großer Höhe, weil dort die Triebwerke am effizientesten arbeiten, und weil dort die optimale Reisegeschwindigkeit erzielt werden kann.

Ui :blush:

Nochmal etwas differenzierter:

Das gilt für den Widerstand, der zu überwinden ist, um das Flugzeug in der Luft zu halten. Hinzu kommt noch der Widerstand, der zu überwinden ist, um das Flugzeug durch die Luft zu schieben (das was uns beim Auto auch interessiert). Ersterer ist unabhängig von der Luftdichte, letzterer sinkt tatsächlich mit dünnerer Luft/größerer Höhe.

Ja, aber woran liegt das? Um Unterschied zu Kolbenmaschinen arbeiten Düsentriebwerke nicht mit konstanter Kompression. Die Kompression hängt unmittelbar von der Drehzahl ab, und die Effizienz hängt unmittelbar von der Kompression ab. Wenn ein Triebwerk dafür konstruiert ist, ein Flugzeug in einer gewissen Höhe mit einer gewissen Reisegeschwindigkeit zu bewegen, dann muss es so ausgelegt sein,

  • dass der Sauerstoffgehalt in der angestrebten Höhe ausreicht, um den benötigten Schub zu erzeugen.
  • dass es in der angestrebten Höhe bei der angestrebten Geschwindigkeit unter Vollast läuft.

Das impliziert zwei Dinge:

  1. Ein Flugzeug kann nicht (wesentlich) höher fliegen, als die Reiseflughöhe, für die es konzipiert ist, denn in größerer Höhe erzeugt das Triebwerk bei Vollast weniger Schub, weil es weniger Sauerstoff kriegt. Wie wir gelernt haben, ist der Schub, der benötigt wird, um das Flugzeug in der Luft zu halten, aber konstant. Mehr als Vollast geht nun mal nicht.
  2. Fliegt ein Flugzeug niedriger als seine Reiseflughöhe, steigt der Verbrauch dramatisch an. Warum? Der benötigt Schub bleibt doch konstant? Das stimmt, aber wegen der höheren Luftdichte produziert das Triebwerk bei Vollast viel zu viel Schub. Unterhalb der Reiseflughöhe muss das Triebwerk im Teillastbetrieb laufen – den aber „mögen“ Turbinen gar nicht. Die Kompression und damit die Effizienz fallen in den Keller.

Diese Einschränkungen spielen im realen Flugbetrieb kaum eine Rolle, weil Flugreisen praktisch vollständig auf Reiseflughöhe und bei Vollast zurückgelegt werden. Die kurzen Strecken für Start und Landung, in denen das Triebwerk ineffizient läuft, sind gegenüber der Gesamtreisestrecke i.d.R. zu vernachlässigen.

Nach dieser langen Rede wissen wir nun aber immer noch nicht, warum elektrisch betriebene Flugzeuge prinzipbedingt höher und schneller fliegen können sollten, als Düsenjets, zumal es kein elektrisches Äquivalent zur Turbine gibt, man also im Grunde auf Propeller-Antrieb beschränkt ist.

Noch eine Erkenntnis am Rande: Moderne Turboprop-Maschinen (also Propellermaschinen, die man vom schematischen Aufbau her relativ leicht mit einem E-Motor antreiben könnte) arbeiten mit Drehzahlen, bei denen die äußeren Propeller-Kanten mit Überschallgeschwindigkeit durch die Luft wirbeln. Wow.

Mit 930 Spitze im Bereich der Reisegeschwindigkeit von Düsen Verkehrsflugzeugen.

de.wikipedia.org/wiki/Tupolew_Tu-95

Batterien mit etwa 2 kWh pro kg könnten zur Renesance der Propellerflugzeuge führen.

Kleine Korrektur, ohne rechthaberisch klingen zu wollen:
Turboprops sind Flugzeuge mit Turbinen getriebenen Propellern, also keine Kolbenmaschinen, das deren Propellerdrehzahl durch die Schallgeschwindigkeit limitiert ist gilt aber natürlich für beide (und auch für Drehflügler).

Warum limitiert? Quelle?

Grosse, nicht eingefasste Propeller sind effizienter. Aber Impeller erlauben grössere Geschwindigkeit. Siehe Jetboat Abtrieb.

Anscheinend erzeugen moderne Jet Triebwerke bereits heute zwei Drittel des Schubs über die Schaufelräder. Nur ein Drittel kommt direkt von der Gasexpansion.

Blöder Lapsus, hab’s oben korrigiert. Danke.