What är effektiviteten att driva en elektrisk motor från en gasgenerator?

I know a lot of small aircraft engines weigh around 150kg and several use gear boxes as well.

Nästan inget kolvflygplan använder växellådor. Den enda jag vet om någonsin gjorde var Porsche Powered Mooney PFM , som i stort sett var ett totalt misslyckande, med växellådan ofta citeras som ett problem. Mindre turbo-propplaner använder växellådor på grund av det höga RPM-intervallet för en turbin men de är generellt större än de som verkar vara ifrågasatta här.

So Does this mean you could save the weight to make the plane electric but not battery powered or is the generator simply going to be too inefficient?

Som nämnts är det här bara vikt och förlust av linjen. Du tar mekanisk energi som konverterar den till el, bussar den någonstans och konverterar den till mekanisk. Det kommer alltid att finnas linjelösning i en sådan process när du inte behöver det (eftersom du behöver snurra propet till att börja med). Gas-Electric (vare sig det är diesel eller bensin) är fördelaktigt eftersom du kan köra full vridmoment vid 0-RPM vilket är Användbar när du får ett jätte godståg rullar men ger inte en massa fördelar för lätta flygplan. Du introducerar också minst tre huvudpunkter för fel (motor -> generator -> motor) till ett system som tidigare bara hade en.

Analoga för att träna drivlina :). Den stora egenskapen hos elmotorer är den stora vridmomentgenerationen vid stillestånd, jämfört med förbränningsmotorer. Vi brukar titta på effektutgång för motorns jämförelse, men det är Newtons andra lag som ger accelerationen för att uppnå sluthastigheten: kraft (eller vridmoment) gör det. Effektekvationer gör justeringarna enklare, speciellt om vridmoment är en funktion av varvtal och om det finns växellådor med väljbara växlar.

Motorerna med fyrtaktsbensin (bensin) ger noll vridmoment vid stillastående och en pesky vridmoment vid tomgång. Tvåtaktsmotorer, dieselkolvar, gasturbiner, elmotorer ger allt mer vridmoment i viloläge eller tomgång. Fartyg har tvåtaktsdieselar för allt vridmoment som drivdonet måste ge. Tåg använder verkligen motorns vridmomentmotorkombination för bättre vridmomentkontroll för tunga tåg, alternativet är en glidkoppling som har uppenbara nackdelar. Bilar har nu förbränningsmomentkombination med batterier för att regenerera energi som annars skulle gå förlorad från retardation.

Så om vi behandlar din fråga som en designfråga kan vi se orsakerna till att elmotorer med framgång använts i andra fordon: att övervinna en dominerande designproblem. I flygplan finns tre dominerande designproblem: vikt, vikt och vikt. Och säkerhet. Ett flygplan som är för tungt kommer helt enkelt inte att flyga. Visst kan en B747 fraktbil lyfta en tank, men huden är tillverkad av aluminium, motorerna är dubbla axelgasturbiner (högt vridmoment, låg vikt!) Och allt i flygplanet är konstruerat för lågt vikt första.

Flygplan behöver inte glidkopplingar, luften gör det redan. De behöver bara ett ljust sätt att skapa mycket moment och uteffekt. De behöver också redundans: om du har en gasturbin som levererar el till fyra motorer, och turbinen misslyckas, stoppar alla fyra motorerna. Om du har 4 separata gasturbiner är fel på en av dem inte katastrofal. För att förhindra misslyckanden behöver flygplan enkelhet. Konvertera kinetisk energi till elektrisk till aerodynamisk framdrivning är för komplicerad.

Allt detta kommer att vara en annan historia när vi kan generera el i stora mängder från lättviktiga bränsleceller, men vi har inte knäckt den muttern än.