Först och främst verkar din beräkning för 9,8 W inte baseras på någon fysisk fysik. Kontrollera enheterna! Jag kan inte säga om du gjorde $ P = F \ cdot m $ eller $ P = \ frac {F} {m} $, men resultatet är antingen nonsensisk mängd joule-kilogram per meter eller acceleration.
En korrekt beräkning baserad på att hålla någonting högt genom att driva luft nedåt skulle vara följande. För att hålla något högt måste du utvisa massa nedåt i en viss hastighet. Kraften för att hålla objektet högt är $$ F = m_ {objekt} g $$ Kraften som genereras av nedåtgående momentöverföring är $$ F = \ punkt {m} v $$ med $ \ punkt {m} $ indikerar massflöde (kilogram per sekund) av luften (inte objektets massa). Det energiflöde som krävs för att ge denna momentum på luftflödet är $$ P = \ frac {1} {2} \ dot {m} v ^ 2 $$ Här kan vi dra en viktig slutsats. Effektbehovet är godtyckligt litet , genom att öka massflödet och minska nedåtgående hastighet. Omedelbart kan man se varför helikoptrar har stora rotorer och flygplanets vingar är så stora: de vill påverka så mycket luftmassa som möjligt för ökad effektivitet. Även flyga snabbare ökar lyft effektivitet (reducerad inducerad dra) genom att påverka mer luft per tidsenhet. Självklart dominerar på något sätt andra dragkällor.
Ovanstående beräkningar antar att kraften är rent genererad genom att skapa ett nedåtriktat massflöde. Detta är inte exakt verklighet. Lägg till exempel ditt flygplan på marken, och det sjunker inte genom det, trots att inget massflöde skapas. När du flyger nära marken skapar en del av luftflödet nedåt ett tryck på grund av att du träffar marken nedan, vilket hjälper dig att hålla dig också högt (detta kallas markeffekten). Annat än viskositeten spelar en liten roll genom att generera en kraft motsatt den nedåtgående luftrörelsen (även om viskositeten är krävs för lyftgenerering med en flygplatta). Men för att svara på huvudfrågan: att jämföra lyft med hur mycket luft som flyttas är en mycket bra approximation.
Låt oss äntligen ta upp din idé att använda ett Bell-munstycke. Detta är ett munstycke som används på supersoniska drivmedel ("halsen" i munstycket markerar övergången från subsonisk till supersonisk) och används för att öka hastigheten så mycket som möjligt. Detta är mycket ineffektivt när det gäller energi, men eftersom raketer måste bära all drivmedelmassa (medan ett flygplan får "fritt" massflöde genom att resa genom luft) och behöver extra drivmedel för att bära det drivmedlet upp, vinner hastigheten i stället för massa , och raketmotorer optimeras för munstyckshastighet.
