Ё-малет (гибрид в небо)

[vak]

Есть идея, назовем её примеру Ё-малёт (по аналогии с ё-мобилем) – аналогия прямая, для тех, кто не в курсе, поясню, хотя сам слышал только СМИ.
Гибридный отечественный авто - двигатели электро, источник энергии бензиновый двс + генератор. ДВС малой мощности, рассчитанный на крейсерский режим = малый расход, малый выхлоп и прочие «+». Требуемую повышенную мощность источника энергии на время разгона получаем … думали аккумуляторами, НЕТ, «наше» ноу-хау – КОНДЕНСАТОРАМИ (скорее всего из-за отсутствия собственного производства и дороговизны литиевых аккумуляторов). ;D
Теперь о самолете.
Необходимость подобного извращения – «дешево и сердито»:
1. То, о чем можно не говорить. В авиамодельном строении в последнее время произошел значительный прорыв, связанной с применением безколлекторных эл. двигателей в совокупности с Li-pol аккумуляторами. Я на себе лично ощутил все «+»  перехода от ДВС к «электричкам» в одинаковой размерности, и останусь их приверженцем навсегда.
2. И в «нашей» (малой) авиации уже есть примеры электролетов (в частности, моя мечта - электро СОНЕКС). Но тут появляется огромный « – » в виде малой продолжительности полета и большой стоимости аккумуляторов. Вот именно с этим минусом и можно попробовать побороться с помощью гибридного агрегата.
3. Ещё «+» гибрида. Некоторое отступление. Пытаясь сделать набросок некоего будущего ЛА, рука непроизвольно рисует острый нос, удобный обзор и двигатель сзади, но при жесткой посадке двигатель сзади – «прилетит» в спину или в затылок , а в острой передней части нечему гасить энергию при столкновении. Но вот если взять гибридный агрегат (двс+генератор), расположить его в передней части фюзеляжа, а электродвигатель и пропеллер (а может быть лучше импеллер) в задней…
4. Ну и главное - почему Ё-малет? КОНДЕНСАТОРЫ – для взлета. А в качестве конденсаторов (ВНИМАНИЕ!!!) – плоскости крыла. (а точнее обшивка из фольгированного с двух сторон пластика).
Очень хочу оценить - взвесить возможность построения подобного аппарата, в том числе интересно подсчитать емкость крыла – конденсатора и какой прирост тяги от этого можно получить.
P.S. про вессенее обострение, если возможно, не пишите, у меня, к примеру, есть бензиновый генератор на 10кВт с субаровским движком 33 НР - лежит мертвым грузом - от него и буду отталкиваться в расчетах.

 

[Beatle]

Я не разбираюсь тольком в самолетах. Зато понимаю толк в двигателях:
Не нужен гибрид для самолета:
1) Благодаря тому, что у самолета винт, а не колесо, который создаёт воздушную тягу. Двигатель и так работает всегда в выгодном режиме.
2) Общая масса такого аппарата существенно выше, чем простого двигателя. А Масса для СЛА ценится.


В общем, в этом нет смысла. На авиации проще и правильнее ставить 1 ДВС + иногда редуктор. Так что эта схема никогда не приживется.
Мотоцикла то гибридного до сих пор нет. Потому что такой мотоцикл весит в полтора раза больше. А куда там самолету.

Это не критика. Это очевидный факт.
Мне самому нравится гибридный привод. И в автомобилях он еще до конца не доработан и там есть куда идти. А в авиации он, как третья коленка.

 

[JohnDoe]

@ Beatle
+1
@ vak
В Ё-мобиле, как и других гибридах главный профит - рекуперация(использование эл.двигателя как генератора/тормоза). А как "рекуперировать" энергию в ёроплане?! :🙂

 

[Beatle]

А как "рекуперировать" энергию в ёроплане?!

При помощи щек: открываешь фонарь, высовываешься, открываешь рот и тормозишь, надуваясь) Когда нужно разогнаться, поворачиваешь шею на 180 градусов и выдыхаешь то, что налетело.

Простите за неуместный юмор. Я посчитал шутку оригинальной.  🙂

На само деле только что в голову идея пришла: получить толковый самолет на гибридном приводе - шансов ноль.
Но зато на таком можно рекорды ставить по продолжительности полета.
Самолет, который способен долгое время планировать + на крыльях солнечные батареи и запас топлива + двигатель: днем на батареях. Ночью на двигателе + плюс планирование. Можно рекорд по продолжительности полета установить.
Вот так.

 

[vak]

1) Благодаря тому, что у самолета винт, а не колесо, который создаёт воздушную тягу. Двигатель и так работает всегда в выгодном режиме.

заблуждение, на Як-52 к примеру - как минимум 6 режимов работы полете - взлетный (100%), I-ый номинальный (82%), II - ой (70%)... короче смотрите РЛЭ - если летим по маршруту - обороты 64%-56%

2) Общая масса такого аппарата существенно выше, чем простого двигателя.

На счет существенно - можно поспорить, во первых на генераторе двигатель меньше - масса меньше, во вторых электрогенератор есть и там и там, да он будет больше, но не существенно, в третьих - основной проигрыш по массе у электролетов - это масса аккумуляторов, но тут то их нет.
Если в цифрах - мой бензиновый генератор HITACHI E100 - весит 150 кг (из которого можно выкинуть очень много лишнего железа в виде рамы), а двигатель VW2180 на СОНЕКС ~ 80 кг. Ну будет мой СОНЕКС не двух местным, а одно местным.

 

[vak]

А как "рекуперировать" энергию в ёроплане?!

А снижении вам тормозить не надо, чтобы не разгонятся - вот и тормозите винтом - заряжайте крылья - конденсаторы. Да и потом во время работы генератора - часть энергии отдавать зарядке конденсатора, когда есть запас для горизонтального полета по располагаемой мощности.

А Ё-роплан - это звучит даже получше, чем ё-малет 😀

 

[Beatle]

заблуждение, на Як-52 к примеру - как минимум 6 режимов работы полете - взлетный (100%), I-ый номинальный (82%), II - ой (70%)... короче смотрите РЛЭ - если летим по маршруту - обороты 64%-56%

Вы, наверное, плохо понимаете, что такое закон сохранения энергии. Если самолету нужно максимальная мощность, то и двигатель будет работать с максимальной нагрузкой. =) И поднимется он в воздух и установятся обороты для ДВС как номинальные. И мощности от двигателя хватит ровно столько же, чтобы крутить винт так, же как если бы его крутил редуктор. Энергия то никуда не денется. Можно, конечно, сделать так: накопить энергию в суперконденсаторах, чтобы взлететь. Но это будет выигрыш только во взлете. И все. Рекуперация невозможна.
Выигрыш нулевой.

К тому же, когда вам говорят, что в гибридах двигатель работает всегда в одном и самом выгодном режиме - это слова маркетологов. У Приуса специальный компьютер управляет режимом работы двигателя. Режимов там так же море (далеко не 6).

Конструкторам гибридов приходится идти на невероятный компромисс:
1) Допустим двигатель работает на оптимальных оборотах. Тогда как сделать оптимальную нагрузку? Нагрузка может быть разной на разных оборотах. И что делать двигателю, когда он выработал энергию, а эта энергия сохранилась в батареях или конденсаторах? Перейти на холостые обороты. На которых КПД не превышает 5%. Топливо будет жрать дико. Или заглохнуть: тогда каждый старт мотора будет приближать его к гибели. Даже в рекламе какой-то говорилось: до 30% износа двигателя ложится на старт и его прогрев.

Ну, масса то будет больше. =) Пусть даже не существенно. Но все равно больше. А на сколько больше - нужно считать. Пока нет цифр - говорить трудно.

 

[jinn]

В Ё-мобиле, как и других гибридах главный профит - рекуперация(использование эл.двигателя как генератора/тормоза). 

Рекуперация в гибридах всего лишь попутный продукт от наличия мотор-генератора.
Основная задача гибрида, это работа ДВС в наиболее экономичном режиме по Gе (удельный часовой расход топлива).
Излишки мощности ДВС сбрасываются генератором в АКБ, и при необходимости задействуются обратно через мотор-генератор в помощь ДВС.

 

[Beatle]

А Ё-роплан - это звучит даже получше, чем ё-малет 

Ну, с маркетинговой точки зрения у проекта большое будущее)

 

[jinn]

1) Допустим двигатель работает на оптимальных оборотах. Тогда как сделать оптимальную нагрузку? Нагрузка может быть разной на разных оборотах. 

Оптмальную нагрузку двигателю грузит генератор.🙂

 

[Beatle]

@ jinn

=) Ага. А берет он её из космоса.
Ему нужно что-то заряжать/греть/вращать.
И что ему делать, когда греть/заряжать/вращать нечего?
Перейти на невыгодный режим?

Винт самолета всегда вращается в наиболее выгодном режиме с точки зрения нагрузки на ДВС.
У любого ДВС гибридного привода нет оптимального режима! Это оптимальный диапазон режимов, который состоит из производных многих кривых. Все это управляется электроникой. По сути дела получается тоже самое, что и вращать воздушный винт, только: а) тяжелее б) дороже в) зато понтовее.

Чорт, приходится людей учить физике 5ого класса. Энергия из ничего не берётся и никуда не уходит.

 

[vak]

Но это будет выигрыш только во взлете

Так именно это то и нужно.
Ваш пост видимо вышел до моего крайнего ответа - там и про рекуперацию и про цифры.
Идея ведь в том, чтобы создать электролет, но не разориться на аккумуляторах + попутно воспользоваться возможными бонусами типа более гибкой компоновки и использования обшивки как конденсатора для накопления знергии.

 

[georgy31]

Чуть припозднились с ентой идеей. Купите и будет вам счастье  http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabbA/YaBB.pl?num=1283775009

 

[vak]

Винт самолета всегда вращается в наиболее выгодном режиме с точки зрения нагрузки на ДВС

Опять заблуждение, даже если говорить о ВИШ-е.

Чорт, приходится людей учить физике 5ого класса. Энергия из ничего не берётся и никуда не уходит. 

Формулы (с цифрами) за 5-й класс в студию, применительно к данной теме.

 

[Beatle]

 

[vak]

Чуть припозднились с ентой идеей. Купите и будет вам счастье http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabbA/YaBB.pl?num=1283775009 ;

Чёт не открывается, что там по ссылке то?

 

[vak]

 

Цифры, цифры, а то как то не серьезно.
Я и сам знаю, что будет тяжелее, и КПД ниже, но вот на сколько, чтобы полетело?

 

[jinn]

@jinn

=) Ага. А берет он её из космоса.
Ему нужно что-то заряжать/греть/вращать.
И что ему делать, когда греть/заряжать/вращать нечего?
Перейти на невыгодный режим?

Выше Вы писали что понимаете толк в двигателях...🙂
Уже потрите это, пока не все видели.🙂

Объясняю.
У ДВС есть режим минимального Gе.
На этом режиме двигатель меньше всего сжигает топлива для выработки одной л.с.
Примем для примера такую точку на графике - 4000 об/м и 10 кг/м момента.
Мотор абстрактный.

На гибриде двигатель большую часть времени работает на этой, по оборотам и моменту, точке (+/-).
Недостаток мощности компенсируется эл. мотором и эл. батареями.
Избыток мощности сбрасывается на зарядку батарей.
Когда батареи полны, машина едет на эл. двигателе.

 

[Beatle]

@ vak

Вот вам формула на все времена.
Которая гласит, что энергию, которую вырабатывает двигатель, мы сможем потратить на вращение винта. И не каплей большей энергией. Если нам нужно, чтобы взлететь 500 Кдж, то именно столько мы потребуем от двигателя минус потери. Если же двигатель будет вырабатывать энергию с избытком, то она рассеется либо в виде тепла, либо еще как-нибудь.
В гибридных автомобилях есть такие неприятные вещи, как:
1) Коробка передач.
2) Для старта с места приходится тратить очень много энергии, когда двигатель работает на малых оборотах, но с максимальной нагрузкой.
Я могу ошибаться, ибо не разбираюсь хорошо в самолетах. Но мне кажется, что между оборотами винта и нагрузкой на двигатель есть линейная зависимость + возможно, на это еще влияет скорость воздушного потока. В любом случае тут более выгодная кривая, чем на автомобилях.

Мотор абстрактный.

В реальности нет ничего абстрактного: невозможно заставить работать мотор всегда в этом режиме. В противном случае придется либо глушить его, когда идет переизбыток энергии, либо опускать обороты до холостого хода. То же самое и в другом направлении. В реальности моторы в гибридных схемах работают по сложной схеме. И это не 1 режим с 1 оборотам и с одной нагрузкой!

 

[georgka]

Чтобы генератор имел малую массу, он должен быть высокооборотным - несколько десятков тысяч об,мин. Какой ДВС такие обеспечит? При работе генератор хорошо греется - законы Ома и пр. никто не отменил - потребуется система охлаждения. Скорее всего - жидкостная с насосом и баком, пусть небольшим.
Для согласования генератора с БК-электродвигателем и управления им, как СУ, потребуется блок питания с регулятором.
Но самым слабым звеном в предложенном проекте является плоскость-конденсатор: прикиньте по школьному учебнику потребную и возможную его емкость, переведите в массу - зарыдаете. Но! Существует класс конденсаторов, который есть даже в продаже - ионисторы (если не отстал в терминологии). Миниатюрные, емкостью в несколько фарад (данные 15-летней давности). В середине 80-х их предлагали к использованию для обеспечения запуск ДВС в помощь родному аккумулятору. Это более реально, чем крыло-конденсатор.