¿Es posible hacer aviones eléctricos capaces de velocidades supersónicas?

No soy un experto, pero sé algo sobre aerodinámica …

Un turboventilador es una gran idea, porque un motor de turbina puede ser liviano y pequeño mientras produce mucha potencia. Puedes enviar ese poder a un ventilador realmente grande para impulsar tu avión. No hay razón para que tampoco puedas hacer esto con electricidad, razón por la cual hay aviones eléctricos volando.

Pasar a ser supersónico es un problema complicado porque no es factible usar un ventilador para hacerlo; Si viaja más rápido que la velocidad del sonido, también debe empujar el aire detrás de la hélice a una velocidad mayor que la del sonido en relación con la hélice. Eso es … un pequeño problema 🙂

Es por eso que los aviones militares tienen turbofan de baja relación de derivación, y cuanto mayor sea la velocidad para que un avión esté diseñado, más eficiente es descargar el calor directamente en el escape a través del quemador posterior. El SR71, por ejemplo, pasa por alto casi por completo su motor turborreactor en Mach 3 y, por encima de Mach 3, generalmente necesita un ramjet.

Sin un calentamiento significativo, un ventilador solo puede empujar tanto volumen de aire como esté entrando. Una relación de derivación más baja o postquemadores básicamente envía más calor directamente al escape sin hacer trabajo. Esto suena mal, pero el calor aumenta la presión y hace que el gas se expanda, por lo que obtienes una propulsión útil que una aspa del ventilador que empuja el aire limitado a Mach 1 no puede. (nota: también puede comprimir el aire con energía eléctrica y generar empuje, pero volveré a eso al final)

Otra forma de pensarlo es que la admisión causa algo de resistencia, que aumenta con la velocidad, y la capacidad del motor para proporcionar empuje disminuye con la velocidad, porque en relación con el motor y el avión, el escape debe viajar más rápido para proporcionar empuje si el avión viaja más rápido. A cierta velocidad, tomar la cantidad de aire suficiente para quemar el combustible genera más resistencia de la que el combustible en llamas podría elevar, y necesita un motor de cohete.

De todos modos, con un avión eléctrico, necesitaría generar una corriente de aire supersónico. Esto se puede lograr aumentando la presión del aire (que aumenta la temperatura y la velocidad del sonido), lo que puede hacer agregando calor o presión. Teóricamente, podría usar una bomba de calor para lograr esto con una eficiencia ligeramente más alta que el calentamiento directo del aire, o puede tener un compresor muy potente que expulse aire a alta presión por la parte posterior, o alguna variante como esa. Esto requiere grandes cantidades de energía, por lo que no tiene la ventaja de que la transmisión eléctrica sea mucho más eficiente que el motor de combustión que se aplica a los automóviles. Huelga decir que con una densidad de energía 100 veces menor, las baterías aún no están allí.