【簡介:】現(xiàn)在飛機只能用航空發(fā)動機嗎?能不能用電機代替,未來的戰(zhàn)機有沒有可能會不燒油?
在討論這個有趣的話題之前,我們首先有一個前提,即電池的儲能不再成為問題,比如與航空煤油具有相同
現(xiàn)在飛機只能用航空發(fā)動機嗎?能不能用電機代替,未來的戰(zhàn)機有沒有可能會不燒油?
在討論這個有趣的話題之前,我們首先有一個前提,即電池的儲能不再成為問題,比如與航空煤油具有相同的質(zhì)量/能量比,否則就沒法討論了,因為以現(xiàn)代電池儲能比例,飛機上電能就意味著連支線客機的航程都達不到,根本就不用討論什么越洋或者軍用飛機了!
其實電動飛機早就已經(jīng)問世,但這并不意味著替代和普及,因為到現(xiàn)在為止仍然只是試驗性質(zhì),但很多朋友肯定具有石油能源耗盡的恐懼癥,咱就不放來探討下,如果石油無法再作為燃料出現(xiàn),電真的能取代燃油成為未來飛行器的能源嗎?
一、飛行器的發(fā)動機能被電動機取代嗎?
現(xiàn)代飛行器的動力方式有兩種,一種是螺旋槳,另一種是噴氣式,但對飛行器提供的作用是一樣的,都是提供向前推進的動力,但工作方式有些不一樣,比如螺旋槳:活塞式、渦軸或者渦槳等,噴氣式則是渦輪噴氣或者渦輪風扇甚至是可變涵道的高性能戰(zhàn)斗機發(fā)動機與亞燃沖壓和超燃沖壓發(fā)動機等
渦軸發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖
渦扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖
從原理上來取代并不是沒有可能,甚至用螺旋槳的可以直接取代,而噴氣式以及沖壓發(fā)動機的就難以替代了,盡管電動機可以設(shè)計成涵道風扇類型,但無論如何它都是一臺螺旋槳的發(fā)動機,排氣速度是有限的,轉(zhuǎn)速過高的情況下氣流容易分離(槳尖超音速),此時效率急劇下降,簡單的說螺旋槳飛機飛不快,推力可以解決,但排氣速度與涵道比無法解決,因此如果燃料用油耗盡的話,未來就只能用慢悠悠的螺旋槳發(fā)動機了!
二、電真的無法替代燃油成為未來飛行器的能源嗎?
其實也未必,只是局限于我們現(xiàn)在的條件有限困難!那么從哪些方面可以解決這個這個問題呢?
1.離子發(fā)動機
對于離子發(fā)動機大家也不陌生,因為現(xiàn)代航天器中已經(jīng)有很多姿態(tài)調(diào)控以及推進等都使用了離子發(fā)動機,比如我國的新一代通訊衛(wèi)星平臺就將使用離子發(fā)動機最為軌道維持的發(fā)動機,未來的火星載人探測等都少不了它的身影!但它的應(yīng)用是局限在微推力的真空中使用,在地面大氣環(huán)境中能使用嗎?比如直接電離空氣再在電場加速的條件下實現(xiàn)推進!
理論上實現(xiàn)空氣電離推進是可能的,但空氣成分比較復(fù)雜,各種氣體的電離條件并不一致,而且還含有很多雜質(zhì),對于當前的科技條件來說仍然具有相當大的難度,但未來也許技術(shù)會有進步,可以達到空氣離子發(fā)動機的條件!
比如普羅米修斯飛船使用的能在大氣層中工作的離子發(fā)動機!
2.全新體制的空間或者反引力發(fā)動機
這種就純屬是腦洞了,以當前的科技來說即使從理論上都無法實現(xiàn),但這并不代表未來不能實現(xiàn),比如利用扭曲空間的曲速發(fā)動機在大氣層中的應(yīng)用,或者直接以反引力的條件出現(xiàn),后者倒是有點可能,因為傳說中的EMDRIVER有些部分達到類似的條件!
盡管據(jù)說NASA已經(jīng)獲得了比較正面的研究結(jié)果,我國的西工大也早在2008年就介入研究,但后來并無確切的消息表明存在實際的推力!簡單的說現(xiàn)在還不太靠譜!
比如實現(xiàn)《全面回憶》中的飛行汽車反重力效果!
當然無論是那種方式,未來的電動飛機都有一個有點,即再也無需為燃油消耗改變質(zhì)量分布而調(diào)整飛行器的重心,使用電能的飛行器也將先得更加環(huán)保,如果能實現(xiàn)反重力的話可能還是無聲無息的,這對于生活在機場周圍的朋友們絕對是個好消息!