Benutzer:Maesi2003/ZetJet
Ein ZetJet-Triebwerk nutzt die Grenzschicht der Antriebselemente motorkraftgetriebener Fahrzeuge.
Weniger Treibstoff pro Tonnenkilometer ist das Ziel der dieser Entwicklung. Bessere Triebwerke werden immer grösser und schwerer. Damit wächst das Gewicht des Flugzeugs ebenso wie der Luftwiderstand, und so geht ein Teil des Vorteils aus der Triebwerksentwicklung im Flugbetrieb verloren. Das ist ein Zielkonflikt. Ihn zu umgehen ist möglich, aber es erfordert ein neues Denken über Propulsion: Flugzeug, Triebwerk und Luft bilden ein gemeinsames System, das gemeinsam optimiert werden kann. So gibt es neue Lösungen für den Antrieb, und ZETJET kann den Treibstoffbedarf für eine Flugaufgabe wesentlich vermindern.
Mit der Reichweitenformel von Breguet erkennt man das Potenzial des neuen Ansatzes. Weniger Treibstoff für das Triebwerk steigert die Nutzlast des Flugzeugs. Der Kaskadeneffekt mindert die Kosten für die Transportaufgabe. Das Flugzeug transportiert mehr Fracht mit weniger Treibstoff, und die Transportkosten sinken. Je nach Reichweite ist der Effekt erstaunlich:
Langstrecke - 15‘000 km Reichweite o Treibstoffbedarf sinkt um 34% o Fracht pro Flug steigt um 120% o Kosten als Treibstoff pro Tonne Fracht sinken um 70% Mittelstrecke - 5‘000 km Reichweite o Treibstoffbedarf sinkt um 38% o Fracht pro Flug steigt um 27% o Kosten als Treibstoff pro Tonne Fracht sinken um 50%
Moderne Verkehrsflugzeuge haben zwei oder vier Triebwerke in Gondeln unter den Flügeln. Die Triebwerke werden immer grösser, der Gondelwiderstand steigt. Das muss nicht so sein. Jeder Radfahrer weiss, dass er im Windschatten des Vordermannes einen Vorteil erfährt: Sein Luftwiderstand ist geringer, und er braucht weniger Energie um die Geschwindigkeit zu halten. Das ist die einfache Idee von ZETJET: Bringe die Triebwerke in den Windschatten hinter den Rumpf des Flugzeugs und befreie die Flügel von den Triebwerksgondeln. Dann entfällt der Luftwiderstand der Triebwerke, die Flügelstruktur wird entlastet, das spart Gewicht, und der Zufluss zum Triebwerk liefert eine Sekundärströmung mit einem Zusatzschub.
Was ist neu? ZETJET Antriebe werden mit steigender Geschwindigkeit effizienter. Der Effekt ist mit der einfachen Theorie über Strahlantriebe nicht zu erklären. Es wurde Neuland betreten, wissenschaftliche Grundlagen wurden erarbeitet. Im Versuch wurde der Effekt zweifelsfrei nachgewiesen. Ein ZETJET Antrieb brauchte im Labor für die gleiche Transportaufgabe 30% weniger Leistung als ein herkömmlicher Antrieb. Der Bericht beschreibt die Versuchsanordnung und die Messergebnisse. Daraus ergeben sich neue Impulse zur Optimierung des Luftverkehrs.
Fakten/Tatsachen
Das ZetJet Triebwerke wird nicht aus der Sicht des Piloten im Flugzeug, sondern aus der Sicht des Fluglotsen am Boden beschrieben.
Für den Piloten fliegt die Luft durch das Triebwerk, aus Sicht des Fluglotsen fliegt das Triebwerk durch die Luft.
Die Veränderung des Standpunktes führte zu neuen Antriebslösungen.
Ein neuer Standpunkt hat schon zu Zeiten des Galileo Galilei grosse Widerstände ausgelöst. Das ist auch heute noch so:
ZETJET wird von Fachleuten und in den Medien sehr kontrovers diskutiert.
1 Verstösst ZetJet gegen den Impulssatz?
Nein, ZETJET erfüllt den Impulssatz, allerdings muss die Theorie der Strahlantriebe erweitert werden, um lokal induzierte Druckfelder abzubilden. Das ist nicht mehr einfach.
2 Verstösst ZetJet gegen den Energiesatz?
Nein, ZETJET erfüllt den Energiesatz, weil ein Propeller erforderlich ist, der Energie verbraucht. Ohne angetriebenen Propeller funktioniert ZETJET nicht.
3 Verstösst ZetJet gegen den Entropiesatz?
Nein, ZETJET erfüllt den Entropiesatz, weil die Strömung mit einem mechanisch angetriebenen Propeller erzeugt wird. Vor dem Propeller bleibt ein Unterdruckbereich auch im Reiseflug erhalten. In diese Potenzialsenke strömt ruhende Luft von der Seite ein. Dabei sinkt die Temperatur. Der Vorgang ist isentrop.
4 Ist ZetJet ein Perpetuum Mobile?
Es gibt Physiker, die das behauptet haben. Das ist aber grundfalsch.
ZetJet ist kein Perpetuum Mobile der ersten Art, weil Antriebsenergie für den Propeller gebraucht wird. ZETJET ist auch kein Perpetuum Mobile der zweiten Art, weil die treibende Kraft ein mechanischer Propeller ist, der eine Potenzialsenke erzeugt. Bei Einströmen der ruhenden Luft in die Potenzialsenke sinkt die Temperatur.
Wärmekraftmaschinen machen aus Temperaturdifferenzen einen Druckunterschied, ZETJET macht aus einem Druckunterschied eine Temperaturdifferenz. Das ist genau anders herum.
Mechanisch erzeugte Druckdifferenzen verstossen nicht gegen den Entropiesatz.
5 Was ist der Unterschied zwischen Bruttoschub und Nettoschub?
Bruttoschub ist der Gesamtschub eines Triebwerks. Wenn das Triebwerk in einer Gondel unter dem Flügel eingebaut ist, dann muss es zuerst sich selbst mit Gondel durch die Luft schieben. Das kostet Schubkraft, die nicht für den Transport der Fracht bereit steht. Nur der Nettoschub verbleibt für das Flugzeug. ZETJET maximiert den Nettoschub und reduziert den Treibstoffbedarf für die gleiche Transportaufgabe.
6 Warum wird ZETJET mit steigender Geschwindigkeit besser?
Das Verhalten war bisher unbekannt und ist mit der einfachen Theorie für Strahlantriebe nicht erklärbar. Bei herkömmlichen Triebwerken entsteht der Schub nur aus der Trägheitskraft der beschleunigten Luft. Bei ZETJET liefert die Sekundärströmung einen zusätzlichen Schubanteil mittels Auftriebskräften an aerodynamischen Leitflächen. Deren Schubleistung wächst mit der Reisegeschwindigkeit. Das war bisher nicht möglich.
7 Warum wird ein Karussell verwendet?
Ein Karussell ist die EINZIG MÖGLICHE Versuchsanordnung, um Strahlantriebe unter Laborbedingungen mit realen aerodynamischen Lasten zu erproben. In einem Windkanal stammt die Energie des Windes aus dem Gebläse des Windkanals und nicht aus dem Triebwerk. Damit ergibt sich ein anderes Strömungsfeld als bei Start in ruhender Luft.
Kein Flughafen der Welt bläst startende Flugzeuge mit einem Gebläse an, und Standschubversuche enthalten keinen Einfluss aus der Wechselwirkung mit dem Flugzeug.
8 Wie gross ist der Messfehler mit einem Karussell?
Die Versuchsanordnung wurde schon von Otto Lilienthal verwendet. Er hat damit den Vogelflug analysiert und die Wissenschaft der Aerodynamik begründet. Ein Karussell erzeugt einen „Mitwind“ in ruhender Luft, wenn es mechanisch angetrieben wird. Bei Antrieb mit einem Modelltriebwerk wird der „Mitwind“ durch den Strahl kompensiert, und die Aussenströmung bleibt wegen der Drehimpulserhaltung in Ruhe. Damit ist der Messfehler bei Vergleich von Modelltriebwerken im stationären Flug sehr klein.