¿Es posible construir un avión con capacidad de vuelo propulsado por gas comprimido?

Rezo para que esta no sea una pregunta de SE de física.

Un motor de estrella puede considerarse "que funciona con gas". Entonces, ¿qué pasa si alimentamos un motor estrella con gas liberado, anteriormente comprimido en lugar de... gas real/aero-queroseno/etc...? Entonces, en lugar del tanque de combustible (oh, la tentación de hacer un juego de palabras es tan fuerte aquí) ¿usas un tanque de gasolina?

Tenga en cuenta que, dado que nada tiene que QUEMARSE, podemos usar material más liviano que el metal, ya que los motores generalmente juegan un papel importante en lo que respecta al peso de la aeronave.

¿Puede?

Y si eso es un SÍ, ¿puede estimar el tiempo de vuelo?

No, el combustible juega un papel mucho más importante cuando se trata del peso de la aeronave.
no entiendo tu pregunta ¿Está preguntando si sería posible quemar un combustible gaseoso en lugar de queroseno líquido? ¿Estás preguntando si sería posible quemar helio? (No, es completamente no reactivo). ¿Algo más?
Supongo que la pregunta es sobre el uso de gas comprimido como fuente de energía, como en una hélice accionada neumáticamente.
@AEhere lo hace bien.
Sí, pero solo en aviones extremadamente pequeños (modelos de mano). El tiempo de vuelo será increíblemente corto y el diseño no escalará linealmente. Me sorprendería si alguna vez pudieras obtener una envergadura muy por encima de los 10 pies.

Respuestas (4)

En el diseño de aeronaves, el principal problema es la densidad de energía de la fuente de energía. Incluso con la densidad de energía fenomenalmente alta de los combustibles de queroseno (>42 MJ/kg), el combustible aún representa una parte considerable del peso de un avión. Por ejemplo, ¡repostar un Airbus A330 duplicará su peso!

Según Wikipedia , el aire comprimido tiene una densidad de energía práctica de alrededor de 0,1 MJ/kg. No hay forma de compensar la enorme cantidad de aire comprimido que se necesita reduciendo el tamaño de los motores. Pasarías de 110.000 kg de combustible a más de 400 millones de kg de aire comprimido.

Un ejemplo más identificable sería un Cessna 172. Puede transportar 212 litros de combustible, o alrededor de 150 kg. Además de eso, puede transportar alrededor de 190 kg de carga útil. Si en cambio usamos gas comprimido, necesitaríamos más de 60.000 kg de gas comprimido para obtener el mismo rango.

Ni siquiera es el peso del aire comprimido en sí mismo lo que va a ser su principal problema. Es el peso de los tanques necesarios para sostenerlo. Por ejemplo, un tanque de buceo vacío pesa alrededor de 35 libras, uno lleno (a ~ 3000 PSI) solo alrededor de 40 libras. De modo que 400 millones de kg de aire comprimido podrían necesitar un par de miles de millones de kg de tanques para contenerlo.
@jamesqf No sé si la densidad de energía citada incluye tanques de aire. De todos modos, está tan lejos que los detalles de implementación no marcarán la diferencia.

Sí

Si bien puede no ser factible, como explicó Sanchises , para grandes aviones tripulados, a escala de modelos pequeños es bastante posible. ¡Estos también son aviones!

Portada del libro de modelos de CO2

( fuente )

Estos modelos fueron bastante populares en los años 60 y 80: el motor es muy simple y puede funcionar con el cartucho de CO 2 común (como se usa para hacer agua con gas en casa, que también era más popular en ese momento).

Hoy en día, estos motores se reemplazan en gran medida por propulsión eléctrica: algo que aún no funciona del todo a gran escala, pero es excelente para modelos pequeños.

No se olvide de los Airhogs: modelos de aviones (y otros modelos terrestres también) propulsados ​​por aire comprimido a baja presión (bombeado a mano en un tanque de plástico a presión) que impulsan un motor casi idéntico hecho de plástico. Tiempos de vuelo de hasta aproximadamente un minuto, si todo salió bien...

Si permite almacenar el gas en forma licuada, la respuesta es un sí cauteloso. Pero no esperes más que vuelos muy breves.

En los primeros intentos de vuelo propulsado se utilizó gas no comprimido, pero licuado. Antes de que los motores de combustión interna se convirtieran en lo suficientemente livianos y rápidos para su uso en aviones, varios pioneros emplearon motores de ácido carbónico .

Otto Lilienthal , quien construyó y voló los primeros planeadores transportados por hombres, agregó motores de ácido carbónico de su propio diseño a varios de ellos. Conducían puntas de alas batientes que, según su propia descripción, claramente ayudaron a estirar el planeo, pero no eran lo suficientemente potentes para un vuelo sostenido.

Planeador Lilienthal con puntas de alas batientes

Planeador de Lilienthal con las puntas de las alas batiendo ( fuente de la imagen ; también se puede encontrar una imagen del motor de Lilienthal en esa página)

En 1905, el ingeniero rumano Trajan Vuja utilizó un motor de ácido carbónico para volar su monoplano de ala alta. Estaba propulsado por un motor Serpollet modificado de 25 hp que impulsaba una hélice de tractor. Solo era capaz de saltos cortos, aunque Wikipedia informa que

El suministro de combustible fue suficiente para un tiempo de funcionamiento de unos cinco minutos a plena potencia.

En su sección "hace diez años", la edición del 19 de octubre de 1916 de Flight International describió la planta de energía de la máquina Vuja como:

Una peculiaridad de la disposición es que el motor es accionado por ácido carbónico líquido, un método de obtención de energía que hasta ahora no ha destacado por su ligereza.

Por supuesto, los propulsores a base de carbono son inaceptables hoy en día, mientras que otros gases pesados ​​también son contaminantes o son escasos y caros (¿alguien tiene un tanque lleno de xenón?). Un hidruro metálico puede almacenar una cantidad sorprendente de gas, pero el hidrógeno es demasiado ligero para ejercer un empuje eficiente. El aire comprimido es su mejor apuesta.

El francés Victor Tatin voló un modelo de 1,9 m (6 pies 3 pulgadas) de envergadura impulsado por aire comprimido en 1879. El motor neumático impulsaba dos hélices. Estaba atado y voló en círculos, por una distancia de alrededor de 15 m (50 pies), después de despegar por sus propios medios. Ahora está en un museo francés: ver foto.Maqueta de avión de aire comprimido de Tatin

También hay un modelo de avión de aire comprimido de los primeros días de los pioneros, en exhibición en la Biblioteca Aeroespacial Nacional, Farnborough, Reino Unido. Tuvo un éxito razonable, pero no recuerdo quién lo hizo. ¿Cualquiera?

¿Puede ampliar su criterio de "razonablemente exitoso"? Debido a que las bandas elásticas son razonablemente exitosas para impulsar modelos de balsa, sin embargo, nadie en su sano juicio las consideraría para la aviación general...
@MichaelHall No, a menos que alguien pueda recordar de quién era el modelo, lo siento. Y estoy de acuerdo en que el poder de goma es una analogía justa aquí.
¿Es posible construir un avión con capacidad de vuelo propulsado por gas comprimido?
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