¿Es posible crear un análogo eléctrico de los motores a reacción? ¿Cuál es su eficacia en comparación con los motores de eyección de iones?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
Saad Farooq
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Bueno, puede que esté a punto de responder a la pregunta equivocada, pero asumiendo por el momento que te refieres a la cosa de un 747 y a la cosa de una nave espacial...
¿es posible crear un análogo eléctrico de los motores a reacción?
Por supuesto.
En el sentido más básico, todo lo que hace un motor a reacción es expandir el aire calentándolo, y luego dirigirlo para obtener empuje. Utilizamos el combustible de los reactores como fuente de calor porque es denso en energía, pero se puede sustituir esa fuente por cualquier otra.
En la década de 1950, se experimentó con la sustitución por un reactor nuclear: el calor del reactor se introducía en un fluido, se conducía al motor y, a continuación, se introducía en un dispositivo similar a un radiador que calentaba el aire. Esto enfriaba el fluido, que volvía al reactor para calentarse de nuevo. No proporcionaba mucho empuje, pero era (en teoría) suficiente para mantener el avión en vuelo durante todo el tiempo que el reactor pudiera funcionar: semanas o meses.
Uno puede imaginarse que toma ese motor y sustituye el radiador por cables resistivos convencionales como los de los calentadores de zócalo. Si se construyera un motor de este tipo, su eficiencia energética sería similar a la del mismo motor que funciona con combustible de avión. Eso es porque la eficiencia de un motor a reacción viene definida en gran medida por la temperatura del aire a la entrada de la primera etapa de la turbina. Eso es un problema de la ciencia de los materiales y no cambia con el tipo de combustible. Se podría esperar que una bobina eléctrica fuera ligeramente más eficiente a la hora de convertir la energía en calor, pero los motores de los aviones modernos probablemente superen el 95%, los quemadores son una tecnología bien entendida.
El problema, por supuesto, es la densidad de energía. Los aviones tienen que elevador su fuente de energía, por lo que querrás obtener el combustible más energético que puedas. El combustible para aviones es bastante bueno. El uranio es aún mejor. ¿Ión de litio? No tanto.
¿Cómo es su eficiencia en comparación con los motores de eyección de iones
Suponiendo que te refieras a los motores iónicos, estos son cohetes. Menciono esto porque es clave para lo que sigue.
En un motor a reacción hay dos cosas diferentes: el "fluido de trabajo", que es el aire, y la fuente de calor, que normalmente es el combustible para reactores, pero puede ser cualquier cosa. El aire caliente resultante sale por una boquilla.
En un cohete químico típico, el combustible y el fluido de trabajo son lo mismo. El combustible se quema para producir calor que calienta el combustible que luego se lanza por una boquilla. Eso significa que tienes que llevar un lote más fluido en total, mientras que un jet simplemente vuela a través de él. Así, el Me 163 podía volar durante ocho minutos, mientras que el de Havilland Swallow podía volar durante una hora aproximadamente, a menos que se destrozara en vuelo, lo que era propenso a hacer.
En un motor iónico, la electricidad se utiliza para acelerar el fluido de trabajo, que es más parecido a un chorro en el sentido de que hay una clara separación entre el fluido de trabajo y la "fuente de calor". Pero el fluido de trabajo sigue estando en un tanque y hay que acelerarlo. Así que, de nuevo, si se compara la cantidad total de impulso que se obtiene en la nave en su conjunto, incluso la alta eficiencia del motor de iones puede resultar en una menor rentabilidad.
¿Pero qué pasaría si se tomara un motor iónico y se sustituyera el depósito de combustible por un tubo abierto al aire? Ahora tienes algo que es realmente como un motor a reacción, pero en lugar de utilizar el calor para acelerar el aire, lo aceleras directamente. Tal cosa existe, y es increíblemente eficiente, al menos en teoría algo así como 50 veces mejor que la quema de combustible .
Hasta la fecha, nadie ha fabricado un motor de este tipo que tenga un empuje similar al de los aviones en el mundo real, pero se pueden ver versiones diminutas por todo youtube si se busca "ion lifter". La mayor parte de la investigación sobre estos dispositivos se ha concentrado en diseños muy pequeños para refrigerar ordenadores, y la investigación del MIT es la primera que he visto que considera versiones más grandes.
