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Wie muss man sich das vorstellen?

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  1. Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: kaesekuchen 17.07.20 - 16:57

    Mal von der Energie- und Akkukapazitäts-Debatte ganz abgesehen - wie würde denn ein elektrischer Antrieb für so ein Kampfflugzeug aussehen?

    Das wären ja vermutlich keine gewöhnlichen Propeller, schließlich gibt es Gründe, warum praktisch alle modernen Kampfflugzeuge Strahltriebwerke nutzen. Wäre das dann eine Art Strahltriebwerk, in dem die Luft mit einem rein elektrisch angetriebenen Mechanismus angesaugt, komprimiert und ausgestoßen wird? Kann man mit Elektromotoren irgendwie "bessere" Propellerantriebe bauen, die Kampfjet-artige Leistungen erbringen können? Was ist wäre das Konzept?

  2. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: Sharra 17.07.20 - 17:10

    Es gibt ja z.B. den Ansatz, dass normal Luft angesaugt wird, dann wird diese mit Mikrowellen bestrahlt, was eine enorme Aufheizung und Volumenexpansion bewirkt, und damit wird das Ding dann angetrieben. Das wäre dann der Ersatz für das Verbrennen von Kerosin, was ja im Endeffekt auch nur dazu dient, die Luft noch stärker aufzuheizen und noch schneller auszustoßen.

  3. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: Der Agent 17.07.20 - 19:23

    https://newatlas.com/aircraft/microwave-air-plasma-thruster/

  4. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: Kleba 18.07.20 - 07:18

    Das sieht interessant aus, Danke für den Link

  5. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: emdotjay 18.07.20 - 10:16

    Sharra schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Es gibt ja z.B. den Ansatz, dass normal Luft angesaugt wird, dann wird
    > diese mit Mikrowellen bestrahlt, was eine enorme Aufheizung und
    > Volumenexpansion bewirkt, und damit wird das Ding dann angetrieben. Das
    > wäre dann der Ersatz für das Verbrennen von Kerosin, was ja im Endeffekt
    > auch nur dazu dient, die Luft noch stärker aufzuheizen und noch schneller
    > auszustoßen.

    Angenommen man baut Kampfflugzeuge der gleichen Gewichts und Leistungsklasse. Von welcher Leistung bzw Energie reden wir hier?

    Die F-35 hat ca. 22 Tonnen und davon 13Tonnen Abfluggewicht, und ca 130kN Schub ohne Afterburner... sagen wir es fliegt Mach 0.8 mit 50kN Schub und es hätte einen Wirkungsgrad von 50%...

    Dann muss dem alternativen Antriebssystem ca. 14MW an Leistung zugeführt werden.Bei 9 Tonnen Akkus also ca. 1500kW/kg Leistungsgewicht. Um hätten wir Akkus die den Vogel 1h bei der Konfiguration in der Luft halten könnte, dann wäre eine Energiedichte von 1500kWh/kg von Nöten
    Die Rechnung ist jetzt mit 100% Wirkungsgrad abgeschätzt.

    Gerade Kampfflugzeuge leben vom Energieüberschuss, das ist Wie wenn ich ein Rennmotorrad mit Knopfzellen konpfzellen betreiben möchte... da geht nichts weiter.

  6. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: kaesekuchen 18.07.20 - 11:24

    Auch von mir vielen Dank an Sharra und den Agent für die Infos! Das kannte ich noch nicht.

    Ob es (in absehbarer Zeit) funktioniert? Für mich sehr schwer vorstellbar, aber wer weiß.

  7. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: GwhE 18.07.20 - 13:28

    emdotjay schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Sharra schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Es gibt ja z.B. den Ansatz, dass normal Luft angesaugt wird, dann wird
    > > diese mit Mikrowellen bestrahlt, was eine enorme Aufheizung und
    > > Volumenexpansion bewirkt, und damit wird das Ding dann angetrieben. Das
    > > wäre dann der Ersatz für das Verbrennen von Kerosin, was ja im Endeffekt
    > > auch nur dazu dient, die Luft noch stärker aufzuheizen und noch
    > schneller
    > > auszustoßen.
    >
    > Angenommen man baut Kampfflugzeuge der gleichen Gewichts und
    > Leistungsklasse. Von welcher Leistung bzw Energie reden wir hier?
    >
    > Die F-35 hat ca. 22 Tonnen und davon 13Tonnen Abfluggewicht, und ca 130kN
    > Schub ohne Afterburner... sagen wir es fliegt Mach 0.8 mit 50kN Schub und
    > es hätte einen Wirkungsgrad von 50%...
    >
    > Dann muss dem alternativen Antriebssystem ca. 14MW an Leistung zugeführt
    > werden.Bei 9 Tonnen Akkus also ca. 1500kW/kg Leistungsgewicht. Um hätten
    > wir Akkus die den Vogel 1h bei der Konfiguration in der Luft halten könnte,
    > dann wäre eine Energiedichte von 1500kWh/kg von Nöten
    > Die Rechnung ist jetzt mit 100% Wirkungsgrad abgeschätzt.
    >
    > Gerade Kampfflugzeuge leben vom Energieüberschuss, das ist Wie wenn ich ein
    > Rennmotorrad mit Knopfzellen konpfzellen betreiben möchte... da geht nichts
    > weiter.

    Die Rechnung ist zwar sehr einfach, aber sowas wie 50 MW Leistung sollte so ein Kampfjet schon haben.
    Aber du kannst es noch einfacher rechnen. Kerosin hat sowas wie 40 kWh/kg eine normaler akku (also etwas das man wieder aufladen kann) liegen unter 1kWh/kg und rein von der Physik kann man das nicht viel weiter steigern. Sprich wenn man Akkus als Energieträger einsetzt kann das Flugzeug nur noch 1/40 der Zeit in der Luft bleiben. Alternativ kann man es auch 40 * 9T schwerer machen. Allein daran erkennt man das dies nicht alles sein kann. Was ich mir vorstellen kann ist das so ein Kampfflugzeug ja nicht die ganze zeit 50 MW braucht. D.h man baut booster akkus rein (zum Start und Luftkampf z.B) die für 5 min lang halten. Dann wären wir bei ca 4000 kWh -> was dann einen Akku von 4T machen würde. Dann noch ein paar Generatoren dran die entweder mit Wasserstoff oder mit herkömmlichen Treibstoff betrieben werden die die Akkus wieder aufladen können.

    Kerosin hat den Vorteil der Luftbetankung, bei Wasserstoff könnte man eventuell etwas Gewicht sparen.

  8. Wasserstoff spart Geld.

    Autor: HabeHandy 18.07.20 - 20:46

    GwhE schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Kerosin hat den Vorteil der Luftbetankung, bei Wasserstoff könnte man
    > eventuell etwas Gewicht sparen.
    Wasserstoff hat den Vorteil das er Vorort produziert werden kann sofern Energie & Wasser vorhanden ist. Die Treibstoff-Logistik sind ein enormer Kostenfaktor bei Auslandseinsätzen. Im Irakkrieg kostete ein Liter Kerosin z.T. mehrere Dollar.

    Bei Atomgetriebenen Flugzeugträgern steht damit quasi unendlicher Treibstoff zur Verfügung.

  9. Re: Wasserstoff spart Geld.

    Autor: Sharra 19.07.20 - 16:32

    Und wie möchtest du Wasserstoff in der Luft betanken?
    Eine ziemlich starre Druckleitung, die am Zielort auch noch massivst verriegelt werden muss (mit deutlich höheren Anpressdrücken als bei Kerosin), dazu sauschwere Drucktanks sowohl im Jetz, wie auch im Tankflugzeug...
    Den Tank im Kampfflugzeug kannst du dann noch extra 5-fach panzern, weil ein einziger Treffer bedeutet, dass der "Sprit" binnen weniger Minuten aus dem Tank entweicht. Da helfen die selbstdichtenden Maßnahmen aus den Kerosintanks absolut nichts, da diese Wasserstoff nicht aufhalten.
    Also Wasserstoff für Kampfflugzeuge ist gelinde gesagt, Schwachsinn.

    Einen Akku dagegen... Naja den muss man auch panzern, aber zumindest könnte man den in der Luft sogar laden. Im übrigen sogar einfacher als mit derzeitigen Methoden. Den Stutzen vorne kann man gleich weglassen, und den Kontakt elektromagnetisch herstellen. Und ob das Flugzeug am Boden per Schnellladung versorgt wird, oder per Flugzeug, ist dem Ding herzlich egal.

  10. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: Eldark 19.07.20 - 21:03

    emdotjay schrieb:
    > Gerade Kampfflugzeuge leben vom Energieüberschuss, das ist Wie wenn ich ein
    > Rennmotorrad mit Knopfzellen konpfzellen betreiben möchte... da geht nichts
    > weiter.

    Der Vergleich ist so genial, du bist so geil xD xD

  11. Re: Wasserstoff spart Geld.

    Autor: HabeHandy 20.07.20 - 09:49

    Sharra schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Und wie möchtest du Wasserstoff in der Luft betanken?
    Warum soll man das Flugzeug in der Luft betanken? Auf den Deck des Flugzeugträgers ist dies viel einfacher. Die Betankung in der Luft ist bei Kampfjets nur nötig wenn diese schnell z.B. von den USA nach Europa verlegt werden müssen. Jets auf Flugzeugträgern brauchen keine Luftbetankung. Bei Luftbetankung kostet der Sprit effektiv schnell zwei bis dreistellige Dollarbeträge je Liter.

    Ein Akku hat den Nachteil das er bei Entladung nicht leichter wird und somit mehr Energie für identische Reichweite benötigt wird.

    Radikaler Idee: Man passt die Flugzeuge an den Einsatz an. Die Drone die von Flugzeugträger startet und später auf diesen wieder landet benutzt ein anderes Antriebssystem/Treibstoff als der Bomber der von Stützpunkt in den USA startet um ziele im Irak anzugreifen.

  12. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: chefin 20.07.20 - 11:39

    emdotjay schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Sharra schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Es gibt ja z.B. den Ansatz, dass normal Luft angesaugt wird, dann wird
    > > diese mit Mikrowellen bestrahlt, was eine enorme Aufheizung und
    > > Volumenexpansion bewirkt, und damit wird das Ding dann angetrieben. Das
    > > wäre dann der Ersatz für das Verbrennen von Kerosin, was ja im Endeffekt
    > > auch nur dazu dient, die Luft noch stärker aufzuheizen und noch
    > schneller
    > > auszustoßen.
    >
    > Angenommen man baut Kampfflugzeuge der gleichen Gewichts und
    > Leistungsklasse. Von welcher Leistung bzw Energie reden wir hier?
    >
    > Die F-35 hat ca. 22 Tonnen und davon 13Tonnen Abfluggewicht, und ca 130kN
    > Schub ohne Afterburner... sagen wir es fliegt Mach 0.8 mit 50kN Schub und
    > es hätte einen Wirkungsgrad von 50%...
    >
    > Dann muss dem alternativen Antriebssystem ca. 14MW an Leistung zugeführt
    > werden.Bei 9 Tonnen Akkus also ca. 1500kW/kg Leistungsgewicht. Um hätten
    > wir Akkus die den Vogel 1h bei der Konfiguration in der Luft halten könnte,
    > dann wäre eine Energiedichte von 1500kWh/kg von Nöten
    > Die Rechnung ist jetzt mit 100% Wirkungsgrad abgeschätzt.
    >
    > Gerade Kampfflugzeuge leben vom Energieüberschuss, das ist Wie wenn ich ein
    > Rennmotorrad mit Knopfzellen konpfzellen betreiben möchte... da geht nichts
    > weiter.

    Turbinen haben nichtmal ansatzweise 50% Wirkungsgrad. Eher so bei 20%. Aber sie können extreme Mengen an Energie umsetzen. Ein Kolbenmotor der 2l/sec verbrennt ist kaum denkbar. Bestenfalls noch als großer Schiffsdiesel.

    Turbinen sind deswegen in der Lage hohe Energiemengen abzugeben bei geringem Eigengewicht. Aber ihr Wirkungsgrad ist bescheiden. In Passagierflugzeugen hat man deswegen Mantelstromtriebwerke. Dort wird quasi ein Impeller(ein im Strahlrohr sitzender Luftbeschleuniger) angetrieben und nur ein kleiner Teil der Luft dient als Verbrennungsluft. Hier sind kleinere Ausströmgeschwindigkeiten bei besserem Wirkungsgrad gepaart. Diese sind nicht in der Lage Überschall zu erreichen.

    Je weniger Mantelstrom man hat, desdo größer die Ausströmgeschwindigkeit, desdo schlechter der Wirkungsgrad.

    Wird die Luft nun per Strom in irgendeiner Form beschleunigt, ob Motor oder Microwelle oder was auch immer, kann man fast 100% der Energie auch in Vortrieb umsetzen.

    Des weiteren müssen Jets keine große Reichweite haben. 300-400km Reichweite reichen. Dogfights gehen 2 Minuten, dann ist einer weggeschossen. Das typische Scenario ist also mit Akkus durchaus machbar. Man wird aber sicherlich am Einsatzprofil Anpassungen vornehmen müssen. Das was Verbrenner können, werden diese Flugzeuge nicht leisten. Aber sie sind leise und Infrarot nicht mehr zu orten, damit fallen viele Luft-Luftraketen erstmal aus. Die gefürchtete Stinger wird zum Feuerwerkskörper.

    Langreichweitenflugzeuge werden noch lange Verbrennungstriebwerke haben. Aber vieleicht wird ja mal eine fliegende Ladestation gebaut. Statt Tankflugzeuge, fliegt dann eine 747 mit Generator nebenher und lädt den Kampfjet im Flug auf <rofl>

  13. Re: Wie muss man sich das vorstellen?

    Autor: emdotjay 20.07.20 - 12:12

    chefin schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > emdotjay schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Sharra schrieb:
    > >
    > ---------------------------------------------------------------------------
    >
    > > -----
    > > > Es gibt ja z.B. den Ansatz, dass normal Luft angesaugt wird, dann wird
    > > > diese mit Mikrowellen bestrahlt, was eine enorme Aufheizung und
    > > > Volumenexpansion bewirkt, und damit wird das Ding dann angetrieben.
    > Das
    > > > wäre dann der Ersatz für das Verbrennen von Kerosin, was ja im
    > Endeffekt
    > > > auch nur dazu dient, die Luft noch stärker aufzuheizen und noch
    > > schneller
    > > > auszustoßen.
    > >
    > > Angenommen man baut Kampfflugzeuge der gleichen Gewichts und
    > > Leistungsklasse. Von welcher Leistung bzw Energie reden wir hier?
    > >
    > > Die F-35 hat ca. 22 Tonnen und davon 13Tonnen Abfluggewicht, und ca
    > 130kN
    > > Schub ohne Afterburner... sagen wir es fliegt Mach 0.8 mit 50kN Schub
    > und
    > > es hätte einen Wirkungsgrad von 50%...
    > >
    > > Dann muss dem alternativen Antriebssystem ca. 14MW an Leistung zugeführt
    > > werden.Bei 9 Tonnen Akkus also ca. 1500kW/kg Leistungsgewicht. Um hätten
    > > wir Akkus die den Vogel 1h bei der Konfiguration in der Luft halten
    > könnte,
    > > dann wäre eine Energiedichte von 1500kWh/kg von Nöten
    > > Die Rechnung ist jetzt mit 100% Wirkungsgrad abgeschätzt.
    > >
    > > Gerade Kampfflugzeuge leben vom Energieüberschuss, das ist Wie wenn ich
    > ein
    > > Rennmotorrad mit Knopfzellen konpfzellen betreiben möchte... da geht
    > nichts
    > > weiter.
    >
    > Turbinen haben nichtmal ansatzweise 50% Wirkungsgrad. Eher so bei 20%. Aber
    > sie können extreme Mengen an Energie umsetzen. Ein Kolbenmotor der 2l/sec
    > verbrennt ist kaum denkbar. Bestenfalls noch als großer Schiffsdiesel.
    >
    > Turbinen sind deswegen in der Lage hohe Energiemengen abzugeben bei
    > geringem Eigengewicht. Aber ihr Wirkungsgrad ist bescheiden. In
    > Passagierflugzeugen hat man deswegen Mantelstromtriebwerke. Dort wird quasi
    > ein Impeller(ein im Strahlrohr sitzender Luftbeschleuniger) angetrieben und
    > nur ein kleiner Teil der Luft dient als Verbrennungsluft. Hier sind
    > kleinere Ausströmgeschwindigkeiten bei besserem Wirkungsgrad gepaart. Diese
    > sind nicht in der Lage Überschall zu erreichen.
    >
    > Je weniger Mantelstrom man hat, desdo größer die Ausströmgeschwindigkeit,
    > desdo schlechter der Wirkungsgrad.
    >
    > Wird die Luft nun per Strom in irgendeiner Form beschleunigt, ob Motor oder
    > Microwelle oder was auch immer, kann man fast 100% der Energie auch in
    > Vortrieb umsetzen.

    Ja da ist ja der Denkfehler mit Strom wird eine Fluid nur beschleunigt wenn es in einem Plasma zustand ist, siehe MHD Antrieb, geht am besten mit einem kleinen nuklearen Reaktor, die Russen hatten schon im Klaren krieg Ideen wie sie die Luft in ein Plasma Zustand bringen könnten... (Für Flugzeuge wohl gemerkt)

    Ob die Luft jetzt elektrisch oder mit dem Verbrenner in Bewegung gesetzt wird ist egal.

    Ein Kampfflugzeug braucht Geschw. und dafür braucht man Leistung und zwar jede Menge.

    >
    > Des weiteren müssen Jets keine große Reichweite haben. 300-400km Reichweite
    > reichen. Dogfights gehen 2 Minuten, dann ist einer weggeschossen. Das
    > typische Scenario ist also mit Akkus durchaus machbar. Man wird aber
    > sicherlich am Einsatzprofil Anpassungen vornehmen müssen. Das was
    > Verbrenner können, werden diese Flugzeuge nicht leisten. Aber sie sind
    > leise und Infrarot nicht mehr zu orten, damit fallen viele Luft-Luftraketen
    > erstmal aus. Die gefürchtete Stinger wird zum Feuerwerkskörper.
    >

    Ich lgulabe das Dogfights im Zukunft überhaupt keine Rolle spielen werden, heute gewinnt der der mit einer Rakete den Gegner schon hunderte Kilometer weit orten und abfangen kann.

    Die Lautstärke kommt von von der Abströmgeschw. und ein Manteltribewerk wird man als Kampfflugzeug nicht hernehmen auch wenn es versteckt im Rumpf unter gebracht wäre...

    Wenn die Temperatur der Luft elektrisch. zb mit Mikrowellen Strahlung aufgeheizt ist, dann ist wird man es mit dem Infrarotsensor erst wieder orten können.
    > Langreichweitenflugzeuge werden noch lange Verbrennungstriebwerke haben.
    > Aber vieleicht wird ja mal eine fliegende Ladestation gebaut. Statt
    > Tankflugzeuge, fliegt dann eine 747 mit Generator nebenher und lädt den
    > Kampfjet im Flug auf

    Als Maschinenbauer mit Speazialierung für Aerodynamik, kann ich nur sagen:
    1) Kampfflugzeuge brauchen viel Energie und viel Leistung!
    2) Der Antrieb egal welcher, ob elektrisch und vl. mit Mikrowellen beheizte Luft, muss die Leistung liefern.

    PS: Es stand die Frage im Raum, wieso eine Luftbetankung sinnvoll ist...

    Damit man zb Das Flugzeug auch mal über den großen Teich bringen kann...

    Siehe B2 Tarnkappen Bomber, als sie geheime Missionen in Bosnienkrieg geflogen sind.

    Oder Ich möchte ein Kampfflugzeug von en USA nach Israel überführen...

    Entweder man hopt paar mal, falls das überhaupt möglich ist oder man verschifft es, oder man borgt sich von den russen die Antonov aus ;)
    (Die Amis haben auch großere Transport Flugzeuge.

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