大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于飞机为什么没有新能源车的问题,于是小编就整理了3个相关介绍飞机为什么没有新能源车的解答,让我们一起看看吧。
有电动汽车,为什么没电力驱动的飞机?现在科技设计制造很难吗?
地上跑的容易造,天上飞的不好搞!飞机与汽车原理完全不同,汽车只要轮子转动就能跑,随便一个发动机都可以驱动。而飞机不一样,飞在天空需要更大的驱动功率。发动机功率大、持续工作时间长、稳定性要好,这就是电动机/动力电池不能用在飞机上的主要原因。当然,一些打药、航拍的微型飞机除外,这些小飞机更适合用电力驱动。
理论上飞机完全可以***用电力驱动,但是实际应用会有一定的难度。可以持续大功率工作的电动机容易解决,但是如何解决体积与重量是一个难点。我们看一下航空用的涡轮轴发动机参数:
20世纪90年代的发动机功率已经达到1566kw、而重量只有241kg。小羚羊直升机发动机功率小一些只有441kw,但是自重也没有超过160kg。电动机功率如果达到400kw,那么重量就要用吨去计算了!光一个电动机就让飞机增加上吨的自重,可以说是一件恐怖的事情!只能想想而已,没有实用价值。
即便是只能乘坐1~3人的小型直升飞机,也难以用电力驱动。
这种小的直升飞机***用活塞式发动机,
发动机马力在190匹左右,理论上可以用电机来替代。但是该机自重仅500kg左右,起重力在1000kg左右。如果用电机代替发动机,那么电机自重会有效降低飞机起重能力,得不偿失。
这些还没有考虑动力电池带来的问题。电池容量决定电机功率大小,也决定了飞机的续航能力。比起电机,电池能量密度更是一个棘手的问题。目前动力电池组能量密度在150wh/kg左右,一组容量为100kwh的电池组自重达到666kg。
然而100kwh的电池组只能供100kw的电机工作1-2个小时。而上图中的小型直升飞机加注240升燃油后可以持续飞行5-6个小时,100kwh的电池组根本不够用,***如电池组容量翻一倍,那么光电池的重量就已经超过一吨了!这个小飞机做成以后恐怕空载都飞不起来,自重已经超过起重能力了!
对比之下汽车的驱动功率要小很多,而且汽车对电机功率要求并不高,汽车只有起步时客服各种外力需要大功率、当汽车速度提上来以后其驱动功率会大大降低。因此电动汽车不需要配备额定功率过大的电机,配额定功率一半的电机就可以!因为电机在短时间内可以超载使用,最高可以超一倍!
例如某电机额定功率
为什么飞机不考虑电动驱动呢?
因为没有足够容量的电池。在想同体积和重量的情况下,燃油储存的能量远远大于我们目前的电池。飞机是需要持续消耗能量来维持飞行的,续航能力很关键。
虽然人类在上世纪五十年代就有了电动飞机,但是直到今天,电动载人飞机还没有一款真正的实用商业型号,概念机倒是造了不少。
如果有足够容量的电池,体积小质量还小,那么这个电池按照目前的技术来看就非常不稳定,容易爆炸。但是释放的威力依然没汽油多。等到我们找到一种更稳定,可以储存更多能量且不是很贵的材料之后,电动飞机,电动汽车才会普及开来。
现在只能玩玩续航能力不强的四轴飞行器。
主要原因两个:
1,电池的能量密度相对于航空燃料而言太低,同样的重量,电池所能提供的能量太少。
2,电池在放电过程中,重量不会变化,这意味着,死重不会减少。
而使用燃料的飞机,油箱满的时候最重,但越飞越轻,这也会极大提升航程。
所以,电动飞机是有的,但仅限于对航程不敏感的领域的特种飞机,比如小型无人机。
现在飞机只能用航空发动机吗?能不能用电机代替,未来的战机有没有可能会不烧油?
脑洞大开啊,肯思考是好事。未来用电力驱动是有可能的,但目前还有几个技术瓶颈。
一是目前燃油的效率仍然要高于电力。举个例子,目前的电动汽车充一次电只能续航两三百公里,而且车身重量大大增加,底盘全部铺满电池。但烧油的话,只需一个油箱大小的空间,就可以续航七八百公里。飞机设计是每一克重量都要反复计算的,如果用电的作战半径会减少很多。
二是充电时间太长,充一次电几十小时,如果是战时,根本没有那么多时间让你充电,只需加满油马上又可以起飞作战。
三是如果像舰艇那样弄个发电装置在飞机上,就更不现实了。舰艇载重量大,如何增加重量关系都不大,飞机上除了电池重量再加个发电机,发电机还要配套的油料重量,那这飞机基本无法起飞了。
当然了,目前电力驱动飞机技术还不成熟,但不代表完全不行。在要求不是那么高的民用领域,还是完全可以慢慢试点的,比如对速度没要求的太阳能驱动,用于气象或侦查等。
等电池的蓄放电能力和能量密度得到革新性进展后,应该飞机也能用电力驱动。
飞行器用电作为动力只会回到“亚音速时代”。不烧油可能,但是用核能等解决不了的散热问题更大。
喷气发动机赋予了飞行器更高的速度,从而在多方面的性能超过活塞式飞行器,军用飞机关于速度的要求则更高。速度的要求催生了喷气式战斗机,第一款大量使用的喷气式飞机是Me-262战斗机。而随后不就二战结束,大国从德国挖走了大量的技术和科研人员。多国喷气式战斗机开始涌现出来。而更大的喷气式发动机成为了导弹等武器的动力,也包括自重上百吨的航天火箭。
喷气动力比螺旋桨提供的推力高太多,也更容易制造符合空气动力学设计的飞行器,至少没有了螺旋桨激波撕裂飞行器本身。
现代的喷气式战斗机不管是不是涡轮增压,总之都属于喷气范畴,这是升力螺旋桨所不可超越的,严格意义上说螺旋桨推力方式的战斗机不可能跨过音速。无人机滞空查打一体可以,不过专职战斗机没有速度和机动能力即便作战能力不减,生存能力将会低得可怜。
电机输出动力的飞行器有很多,但多是民用,不少查打一体无人机也是喷气动力的,很多还是消耗燃料的活塞式无人机。
关于螺旋桨推力方式为什么不能跨音速,我简单讲一点,桨叶的速度越快产生的推力越大,但是桨叶转速会先达到了音速则会产生激波,由此带来极大飞行阻力,而飞机的强度几乎不可能承受,从而也没有实现超音速。这项实验是在拥有喷气式战斗机前提下进行的,到今天战斗机就没有了活塞式制空战斗机了。
微型无人机的军事用途不排除会越来越重要,但是安装与之匹配的武器,要求比微型飞行器本身更难解决。
电机产生推力的方式只能是安装螺旋桨,这也带来了局限,电机只能应用于民用和非主流军事装备用途,不排除未来微型化战场的激烈程度,但是要给微型飞行器装备与之匹配的高能武器显然会比微型飞行器本身更难研发。电机也有本身发热局限长时间工作,用来作为民用航行短途可以,不过也要限制飞行器的体积,像机长50m这样的大飞机就不适合安装电机作为动力了。未来非得出现电动战斗机我觉得仅仅只是用作***袭击的袖珍无人机,毕竟个头较大的无人机生存力也不是很强,消耗无人机是替代常规战斗机损失的重要方式。而常规战斗机在速度,防护,机动方面也会有更新,不烧油是可能的,如核能等也可以提供充足的动力,虽然散热问题也没有解决,但是如果有可能大气层之外的战斗机怎样才能击落呢?未来肯定需要大气层内与外交换的飞行器,这非普通燃料能够解决。(这是我关于空天部队武器的设想。)
空天两用战斗机绝不是MIG-31这种截击机,大气层内外交换飞行需要更有效的能源,不使用燃油是可能的。
到此,以上就是小编对于飞机为什么没有新能源车的问题就介绍到这了,希望介绍关于飞机为什么没有新能源车的3点解答对大家有用。