Batteriernas låga energitäthet gör att elektriska flygplan behöver ett högt förhållande mellan batteri och nyttolast. Ta av och klättra till krysshöjd kan utgöra en betydande del av den energi som krävs för kortflykt. Punkten att flyga skulle vara att ha mindre batteri (och kanske motor?) Krav och mer nyttolast i bogserad båt för kryssning och landning medan bogserbåtarna kunde återgå till startpunkten. Det skulle vara nackdelen med att behöva hantera bogserbåtningen självklart.
Ja, en bogserbåt skulle hjälpa, men inte så mycket. Om ditt mål är noll-kol flygresa, kommer bogseringen att sträcka det möjliga intervallet, men resultatet blir fortfarande mycket för lågt för praktisk användning.
Principen liknar att använda en katapult för att spara energi som behövs för acceleration på marken. Detta ämnet var täckt här och visar försumliga vinster. Vi har också täckt problemen med helt elektriska flyglinjer och vikt nackdel med elektriska motorer , så jag kommer inte att täcka detta här igen.
Om vi bara tittar på den energi som behövs för att lyfta en konventionell flyglinje till sin kryssningshöjd, bör problemets omfattning bli uppenbart. Här är endast bogserbåten elektrisk medan flyglinjen är en vanlig A320. Vi har Massor av svar med A320 data , och förutsatt att mindre bränsle tas ombord eftersom vi får lite hjälp att klättra, är den startvikt som används här 72 ton. Kryssningen är 30 000 ft, så vi behöver lyfta 72 000 kg med 9144 m. Energi $ E $ är masstider höjd gånger gravitationsacceleration, eller 1,8 MWh eller 6,456 MJ. Lägg till accelerationen till Mach 0.8 som är 240 m / s vid höjd och vi behöver $ \ frac {1} {2} \ cdot m \ cdot v ^ 2 $ = 2,074 MJ mer.
Summan av 8 530 MJ är energiinnehåll på 200 kg jetbränsle, men för ett realistiskt värde vi behöver dela upp det genom strålens effektivitet. Detsamma måste göras för det elektriska framdrivningssystemet, men effektiviteten är mycket bättre här. Om vi antar en total effektivitet på 80% vid full elektrisk framdrivning, behöver elenergi lyfta en A320 till kryssningsförhållandena 10.662 MJ. För att övervinna drag och hålla systemen igång behöver vi kanske ytterligare 25% mer, så det totala energibehovet blir 13.328 MJ.
Låt oss överväga en bogserbåt som bär hälften av sin vikt i batterier och har samma startvikt som vår A320. Dess 36 ton batterier rymmer 25 200 MJ energi vilket bara räcker för att få dem båda nära kryssningsförhållandena. På väg tillbaka kommer det att glida, så vi kan spara bränslet för att lyfta A320 upp. Hur mycket är det? Om vi antar en total effektivitet på 33% för jetframdrivning, är besparingarna 600 kg eller en tjugofem av total bränsleförbrukning över en 5000 km resa .
Även med den bättre effektiviteten i elektrisk framdrivning behövs en heroisk insats för att spara en relativt liten mängd jetbränsle. Det fungerar, men vinsterna är små jämfört med den ansträngning som behövs. Tänk bara på att vändningstiden för bogserbåten liknar flygtiden för vår A320, så som många bogserbåtar som A320 är nödvändiga för att systemet ska fungera för alla flygningar .
Läs andra frågor om taggar electric-engine Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna