Poderia um avião a vapor elétrico híbrido ser mais eficiente em altitude do que no nível do mar e como otimizá-lo para ar frio?

Esqueça o estágio elétrico - ao usar vapor, você provavelmente já terá energia mecânica e ao canalizar esse vapor através de uma turbina, energia rotacional para acionar suas hélices. Que vantagem você espera de converter essa energia rotacional em elétrica e diretamente novamente em energia rotacional?

Esse projeto poderia ser simplificado ainda mais: em vez de aquecer a água, o combustível poderia aquecer o ar comprimido e deixar aquele correr através de uma turbina. É assim que funciona qualquer motor a jato moderno.

Para manter a massa baixa, o vapor precisaria ser condensado em um circuito de refrigeração. Embora a superfície da asa possa ser usada para isso, a tubulação necessária adicionaria uma penalidade de peso substancial. Em um circuito aberto, onde o vapor relaxado é simplesmente despejado no mar (como no biplano de Besler ou na maioria dos motores a vapor), o alcance seria bastante limitado.

Havia ao meu conhecimento uma única tentativa de construir um avião movido a vapor com condensação de vapor. Esta foi uma versão do Messerschmitt 264 bombardeiro que deveria funcionar com uma mistura de carvão em pó e óleo pesado em vez de gasolina. Isso nunca foi concluído.

Possível? Sim. Viável? Não.

Um vapor avião é possível construir e voar, como um projeto de hobby novo. A tecnologia moderna permitirá até que um avião movido a vapor tenha desempenho comparável a um homebuilt muito baixo.

O termo "avião", no entanto, implica serviço regular de passageiros com o objetivo de ir de A a B. Um avião a vapor será completamente inútil para esse fim, desde que existam motores de combustão interna. Os ICE têm melhor eficiência, melhor relação potência / peso e melhor confiabilidade, selando o acordo.

A única vantagem que os motores a vapor mantêm na era do ICE é a capacidade de funcionar com combustível sólido, como carvão ou madeira morta recolhida ao longo do caminho. Esse tipo de combustível produz muito menos energia que o petróleo e pode sustentar caminhões transportando suprimentos para uma cidade sitiada, mas não uma aeronave que pretenda fazer mais do que saltos curtos, alguns metros acima do solo.

Enquanto o escape de turbinas movidas a hidrogênio é principalmente a vapor, o mesmo ocorre com as turbinas a querosene, de modo que ambas ainda contam como turbinas a gás, não a vapor.

Uma possível tentativa moderna de um avião movido a vapor (não avião) foi o Tupolev Tu-95LAL, um laboratório voador para prototipar um avião movido a energia nuclear. o Convair X-6 foi outra tentativa que também parou muito antes de qualquer operação movida a energia nuclear. A única razão pela qual eles contariam como alimentados a vapor (se eles realmente usassem seus reatores para obter energia) é que o vapor é necessário para extrair energia mecânica dos projetos operacionais de reatores nucleares.

Com combustível de hidrocarboneto líquido, turbinas a gás ou pelo menos ICE de pistão fornecem mais potência e mais alcance para a mesma quantidade de peso, para que o vapor não retorne dessa forma. Os avanços nos reatores nucleares compactos podem ter mais uso de energia a vapor móvel, mas é mais provável que as aeronaves sejam mais elétricas do que nucleares.

Com materiais e modelagem modernos, isso certamente deve ser possível. A eficiência provavelmente será MUITO baixa. Se eu estivesse disposto a tentar, usaria o motor a vapor para criar eletricidade para alimentar os motores elétricos que você tem para decolar - o que provavelmente economizaria um pouco de peso. Por outro lado, um motor de libra esterlina provavelmente seria um pouco melhor novamente - eles usam ar ou algum outro gás como fluido de trabalho, em vez de transportar água ou outro líquido pesado.

Veja os rastros. De certa forma, já estamos fazendo isso porque a combustão produz água, assim como o CO2.

Esse conceito é realmente muito semelhante a um pequeno motor que carrega uma bateria para acionar um motor elétrico (diesel-elétrico). Há uma economia de peso significativa aqui, que compensa parcialmente o peso extra da bateria ou do tanque de vapor pressurizado. O motor precisa apenas produzir a quantidade MÉDIA de energia necessária, as cargas de pico são tratadas pela energia armazenada na bateria ou no tanque de vapor. E a música também não era tão ruim.

Portanto, os esforços para torná-lo prático seriam a recuperação do vapor, reduzindo a quantidade de água necessária para operar.

Mas se você usou hidrogênio puro como combustível, pode ser possível recuperar a água do escapamento condensando-o e depois extrair novamente a energia térmica do motor para produzir vapor.

O hidrogênio (ou gás natural) alimentaria a propulsão convencional, com água / vapor utilizado para resfriamento (perda total) e / ou empuxo extra.

Mas fatores de peso e complexidade teriam que ser considerados.