¿Puede un turboventilador tener un ventilador accionado eléctricamente para funcionar a una velocidad óptima?

Acabo de ver este video bastante simplificado sobre la idea de colocar una caja de cambios en un turboventilador para que el ventilador pueda funcionar a su velocidad óptima más lenta mientras el núcleo funciona a su velocidad máxima óptima.

E inmediatamente recordé esta respuesta de Peter Kampf que decía básicamente que una caja de cambios normal tendría un gran desperdicio de calor.

Entonces, de repente, recordé una vieja pregunta mía sobre la conducción de un motor de helicóptero con un sistema diesel-eléctrico.

Así que ahora el obvio 2-y-2 juntos: ¿Se puede accionar el ventilador de un turboventilador con un motor eléctrico (impulsado por el generador ya existente del motor)? O las preguntas más detalladas: ¿Puede un motor eléctrico ser lo suficientemente pequeño como para caber alrededor del eje del ventilador y aún alimentarlo? ¿Cuánto pesaría? Estoy interesado en grandes turboventiladores del orden de 100 a 500 kN, pero creo que eso facilitaría la tarea ya que hay más espacio y los aumentos de peso tienen rendimientos decrecientes en comparación con un gran avión comercial.

Esto tendría ventajas obvias. La relación ventilador:núcleo puede ser variable sin ningún engranaje. Presumiblemente, mucho menos mantenimiento, o al menos no más mantenimiento del que requiere el generador.

La transmisión eléctrica solo es útil cuando la transmisión mecánica no es factible, por ejemplo, tanques de la era de la Primera Guerra Mundial y barcos de la era de la Segunda Guerra Mundial. Actualmente, la transmisión mecánica tiene la ventaja en términos de peso, espacio y eficiencia energética. Pero las cosas se vuelven interesantes si la electricidad es generada por un generador mecánico, por ejemplo, un panel solar.
"¿Se puede accionar el ventilador con un motor eléctrico?" Sí, en principio, pero está reemplazando un eje de acero simple con un generador eléctrico de 50 MW y un motor de 50 MW, y excepto en el despegue, ambos solo estarían funcionando al 20% de su capacidad. clasificación de potencia, pero aún tiene que llevar todo el peso adicional. Además, necesita más cojinetes para soportar dos ejes separados, más sistemas de control para igualar la energía eléctrica generada y utilizada, etc., etc. FWIW, el ventilador con engranajes P&W es una opción de motor para el A320neo, pero las aerolíneas no están interesadas, también lo está. faltón.
@alephzero ¿Puede explicar cómo obtuvo un valor de 50 MW? Me parece bastante grande. El motor Boeing 777 hace alrededor de 500 kN como máximo, por lo que ni siquiera 1 meganewton. Y recuerde que el ventilador girará más lento de lo normal para evitar una velocidad de punta supersónica.
@DrZ214: Potencia (vatios) != fuerza (newtons). Algunas matemáticas básicas me dicen que 500 kN (fuerza del motor) * 100 m/s (velocidad del aire) = 50 MW (potencia del motor). La potencia es el producto de la fuerza y ​​la velocidad.

Respuestas (1)

Hay planes para hacer funcionar un motor similar a un turboventilador con un motor eléctrico en lugar del generador de gas que se usa hoy. Pero el peso de los motores eléctricos no promete una ventaja inmediata: solo cuando la electricidad se genera de una manera mucho más eficiente que la que ofrecen los generadores de gas actuales, la masa total de propulsión será menor. Un ejemplo es una celda de combustible impulsada por hidrógeno en algún lugar del fuselaje.

Tuvimos una discusión similar aquí y aquí .

¿Puede citar exactamente cuánta energía necesitará el ventilador solo durante el despegue y durante el crucero? Estoy pensando en un avión como el Boeing 777, que elijo simplemente porque todavía tiene los turboventiladores más grandes de un avión comercial. Si sé qué potencia nominal necesita el motor, puedo buscar qué tan grande y pesado será ese motor.
@DrZ214: No, no exactamente. Tuvimos una pregunta similar aquí
El libro de RR "The Jet Engine" p101 dice que el ventilador proporciona el 75% del empuje del motor... así que conociendo el empuje de un 777 y la fórmula que iguala el empuje en libras a eqv hp, obtendrá su respuesta.
¿Puede un turboventilador tener un ventilador accionado eléctricamente para funcionar a una velocidad óptima?
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