Does elanvändning bidrar till bränsleförbrukningen?

Kort svar

Under flygning, om du inte använder externa energikällor som solen, leder varje förändring av användningen av el till en proportionell förändring av bränsletillförseln i motorerna (eller i APU).

På ett flygplan omvandlar generatorer endast bränslepotentialkemisk energi till något annat, vanligtvis el, hydraulisk energi eller pneumatisk energi.

Det finns ingen annan energikälla:

• Batterierna måste laddas, laddning bränner bränsle.
• RAT ( ramturbin ) använder energi från den relativa vind som skapas av motorns drivkraft. Om RAT används eftersom motorerna och APU är nere, är den relativa vinden beroende av förlusten av höjd skapad av gravitationen. Denna kinetiska energi är återbetalningen av potentiell energi som ackumulerats under klättringen med motorerna, så med bränsle.

Detaljer

Den maximala effekten av den elektriska utrustningen

Hela luftfartygets elbehov kan helt uppfyllas av en enda motorgenerator eller av APU. På A320-familjen är APU en APS3200 som levererar cirka 90 kVA.

APU-bränsleförbrukning

Från den här PPRuNE diskussionen, en A320 APU kan konsumera 130 kg per timme på marken och 51 kg per timme vid FL300. APU ger emellertid samtidigt el och blöder luftenergi.

APU-bränsleförbrukning för elproduktion

Bränslemängden som används för elproduktionen kan dock approximeras:

• Maximal effekt som krävs av flygplanets utrustning → 90 kVA AC.
• Antag en medel cos φ = 0,8 → Tydlig effekt = 110 kW DC.
• Antag 25% effektivitet för systemet (gasturbin + generator) → Bränslekraft krävs 440 kW.
• Bränsleenergi krävs → 440 kWh per timme.
• Omvandling till joules (1 MJ = 0,28 kWh) → 440 kWh ≈ 1,570 MJ.
• Kerosenspecifik energi = 43 MJ / kg → Bränslemängd bränd på en timme = 1.570 / 43 = 36 kg (45 L)

Så ungefär 36 kg bränsle krävs per timme för att ge elektrisk energi på en A320.

Observera att flygmotorns generatorer under flygning kommer att vara aktiva och kommer att dela den totala efterfrågan (mata olika bussar för säkerhet) och APU kommer sannolikt att vara inaktiv. Bränsleförbrukningen bör vara ungefär densamma oavsett antal aktiva generators antal och natur. En inaktiv eller lossad motorgenerator kan ses som att den inte påverkar bränsleförbrukningen för praktiska ändamål.

Motorer som bränner maximalt bränsleflöde

Motorer har maximal effekt. När motorerna redan befinner sig vid full dragkraft, ökar elbelastningen ytterligare en mängd energi till generatorn. Denna mängd avlägsnas från den energi som kan användas för framdrivning av flygplan, flygplanet saktar ner.

(Uppdaterad med hänsyn till de flera användbara kommentarerna - Tack!)

Bonus

Andning ökar också bränsleanvändningen:

• Varje gång en passagerare andas, avvisar de värme och CO2 som måste evakueras ut ur flygplanet.
• En viss mängd luft måste bytas ut med ny luft av konditioneringssystemet.
• Detta system använder pneumatisk eller elektrisk energi, och igen bränsle måste brännas för att skapa denna energi.

Ja, för (som en bil till exempel) är flygplanet ett slutet system, och all energi måste tillhandahållas internt. Så i flygning måste den energin komma från motorerna, och därför måste motorn antingen sakta ner eller använda mer bränsle.

Det är bara inte möjligt annars, men effekten bör vara något under 10% även när maximal mängd el förbrukas. Mycket mer kraft krävs och förbrukas bara för att flyga.

En generatoraxel måste rotera för att producera el, och motståndet att rotera är proportionellt mot generatorens belastning (när generatorn inte är laddad, återstår endast friktion). Det är fysik.

En motor som är kopplad till generatorn kommer att möta mer motstånd och bör konsumera mer bränsle när kraftfulla energikonsumenter är anslutna till generatorn.

Men om A320-generatorn kräver 90 kW (från en annan fråga), är det inte en betydande del av motoreffekten. En motor med 747 ger 16275 Kw och till och med turbopropmotorer är klassade på några tusen kW (3 362 kW för C-130 här ), så generatorn är osannolikt att ha betydande inverkan på den kraft som produceras även när den körs vid full belastning.