Fysik flygplan på kväve

Jag har kommit på ett flygplan som flyger dels med hjälp av att utvinna kväve från luften men också genom att om något krånglar eller det blir något problem så skall den kunna flyga som ett segelflyg (inte bilden). Detta har jag kommit på eftersom jag inte vill använda ett existerande bränsle och därför vill komma på ett helt nytt bränsle. Därför har jag börjat kolla upp hur jag skall kunna driva ett flygplan med kväve, hur jag skall ta bort alla andra ämnen från luften men sen också lite om hur ett flygplan flyger och hur det skall hålla sig uppe.

                      Planeringen

Min planering tycker jag inte har gått så bra tack vare att det har varit kör och elevråd som har förstört men det har ändå gått något sånär bra. Detta var min planering:

Dag 1: Skall skapa en modell för min ide eller skall i alla fall göra en sketch

Dag 2: Skall, om klar med modellen, börja forska om vinden och hur flygplan flyger mer invecklat

Dag 3: Skall fortsätta med arbetet

Dag 4: Skall fortsätta med arbetet men måste nästan vara klar

Dag 5: Skall göra klart arbetet och renskriva och sedan, om jag hinner finslipa lite på modellen

Dag 6: Redovisning

Detta var min planering och jag tyckte den inte gick så jättebra tack vare att jag missade två lektioner men sedan så kom jag igång. På två lektioner gjorde jag modellen och sedan så skriver jag.

                                                          Arbetets gång

Jag började med att bygga min modell, och detta gjorde jag genom att först fixa alla bitar, grunden av spånskiva, de stora vingarna av bläckplåt, de mindre vingarna av pappa och huven där man sitter av papper. När jag gjort detta så började jag limma ihop, och då märkte jag att bläckplåtsvingarna inte funkade att då fast bara genom att limma eftersom de var för tunna, så då satte jag på frigolit under dessa och limmade fast detta. Efter detta så började jag med arbetet, först så gjorde jag upp en modell hur jag skulle lägga upp mitt arbete och sedan så fixade jag en bild, och efter det började jag bara skriva.

                Frågeställningar

När jag fick idén om att jag kunde göra ett flygplan som drivs av luften så började jag tänka på "Hur skall den drivas av luften? Som ett segelflyg eller en motor som drivs av luften eller hur skall man göra?" men då kom jag på att det kanske kan drivas av något som man utvinner ut luften samtidigt som man flyger. Men då var frågan "Vad skulle den utvinna? Hur skulle den göra detta och hur skulle man få det till att driva en motor?" så dessa frågor hoppas jag att jag har lyckats svara på när du har läst klart denna uppsats.

            Hur drivs mitt flygplan

Mitt flygplan drivs av en kombination av segelflygning och förbränning av kväve som utvinns direkt ur luften. Detta är möjligt genom att man använder olika filter som utvinner kvävet ur luften och sedan antänder detta, och detta i kombination med att man bygger planet väldigt lätt, men ändå så måste den tåla de hastigheter som kommer att uppstå. Jag hade därför tänkt mig att bygga flygplanet i någon lätt men hård metall och sedan ha en, kanske keronit legering på detta för att den skall tåla mycket mer. Men för att filtrera ut kvävet så måste det finnas en del olika filter och dessa skall bestå av vatten fritt klorkalcium för att ta bort vattenångorna, natriumhydroxid för koldioxiden och ett antal olika filter med olika metaller som t.ex. koppar och järn för syret och sedan ovanpå detta ha ett filter med väte så att allt syret förenas med antingen någon av metallerna eller vätet, och då skapas vatten som, tack vare att det är så pass nära motorn och eld lågan efter motorn, så skapas vattenånga som i sin tur filtreras bort i ett filter med t.ex. som innan vatten fritt klorkalcium. Eller så gör man så att man ett filter som har fria syreatomer (om detta nu går eftersom dessa gärna vill reagera med varandra), som sedan reagerar med syret och skapar ozon som sedan bara försvinner ut i luften eftersom det nästan direkt reagerar med något annat i omgivningen och sedan försvinner ut i luften. Man kan ju fusionera syre med de flesta grundämnen och ämne men problemet ligger i vad som skapas. När jag har kommit så här långt och kommit på en del sätt att dela bort syret så har jag nu kommit på det största problemet med denna tanke att använda kvävet i luften och det är just det att det finns så mycket kväve i luften, eftersom detta visar att kväve har jättesvårt att reagera med olika ämnen och då är det ju frågan hur man skall antända detta. Så när jag suttit och spekulerat om detta med pappa så har jag kommit på att man kanske kan försöka använda ett elektriskt fält för att dela på detta och få fram kväveoxid och kvävedioxid men huvudproblemet är att även fast man får fram dessa och kan antända NO och N2O så är det stora problemet att det kräver mer energi att förbränna det än man får. Så med andra ord så kan man inte använda detta för att driva ett fordon eftersom man behöver få energi av bränslet. Men då kanske man kan få kväve att reagera med något annat ämne, även fast det är svårt att få att reagera. Men där ligger problemet i att det i sådana fall måste vara ett lätt eftersom det skall vara ett segelflygplan också och då kan den inte ha med sig en massa bränsle. Så ursprungsidén om att man bara använder luften och utvinner kväve ut och sedan antänder detta i kombination med att det är ett segelflygplan hade säkert fungerat om det inte vore för att kväve inte är så enkelt att antända som jag trodde. Men om man kan använda ett elektriskt fält och sedan ta NOx:en och använda till bränsle genom att använda en katalysator och omvandla detta till syrgas och kväve igen så kanske man kan få energin från reaktionen. Men förresten detta fungerar troligtvis inte eftersom man då måste ha med NOx:en innan eftersom man inte kan ta den från ett t.ex. elektriskt fält som delar kväve eftersom detta drar för mycket energi. Och måste man ha bränsle med så blir flygplanet för tungt. Man kan inte heller antända syrgasen tack vare att då behöver man ett ämne som kan reagera med syret och då få detta till ett antändligt ämne. Men man kan om man vill för att skapa energi för till exempel klyvning av kväve (även fast detta bara skapar farliga gaser) genom t.ex. att hela flygplanet är som inbyggt i solceller, eller till exempel att man lägger till som en propeller med en ring runt som genererar kraft i motvind. Dessa idéer finns redan i form av solkraft och en bil som faktiskt går 50 km/h i motvind, tack vare propellern, men i medvind går betydligt sämre. Men med dessa idéer kan man skapa kvävedioxid genom att förbränna kväve så det skapas kvävedioxid, men det finns ännu ett problem och detta är att detta i sin tur kommer ut i luften och reagerar med ozon som då skapar salpetersyra som gör att nederbörden blir sur, och detta är verkligen inget bra eftersom den redan är sur tack vare alla föroreningar.  Men nu har jag ältat detta tillräckligt nu skall jag skriva om flygplan. (Jag kan gärna diskutera med dig erik om att driva ett flygplan utan bränsle och bara genom att utvinna kväve, även fast det verkar som att det inte går)

Föra att flygplan skall flyga så måste de skapa en lyftkraft som är ungefär lika stor som deras tyngd. Med andra ord med ett 50 kilo tungt plan så behövs det betydligt mindre lyftkraft, och det är därför om man t.ex. har ett modellplan bara kan kasta iväg detta eftersom detta då fungerar som lyftkraft. Men sedan måste man också ha en dragkraft som är lika stor som luftmotståndet, så desto snabbare också desto mer kraft tar det. Men sedan för att generera en lyftkraft som då kan hålla planet uppe så har man en anfallsvinkel på vingen så att luften tvingas under/över (beroende på om man har anfallsvinkeln uppåt eller neråt) och då skapar en lyftkraft som är lika stor som motkraften som vingen har på sig. Men sedan är det ju skillnad på hur snabbt du kör för det blir ju starkare motvind desto snabbare du kör så det blir mer och mer tryck på vingen om man har samma anfallsvinkel, men detta fixar man då genom att man, desto snabbare man kör, desto mindre anfallsvinkel. Sedan så för att göra mer avancerade flygmanövrar, som med stridsflygplan som också kan flyga upp och ner, så måste man dessutom ha helt symmetriska vingar så att de har samma effekt vare sig man flyger upp och ner vänt eller vanligt. Sedan så har man en motor som driver ett flygplan framåt, alltså skapar en dragkraft, så att det åker framåt. Men hur flyger då segelflygplan framåt? Jo i segelflygplan så använder man tyngdkraften genom att åka snett neråt eftersom då skapas en hastighet så att flygplanet drivs framåt, men för att hålla sig i luften och inte bara dyka så måste man ju inte bara dyka utan man måste uppåt också, och detta gör man med hjälp av olika meterologiska händelser som t.ex. hang, som är en luftmassa som tack vare att det är en sluttning skapas uppåt så att man kan lyfta uppåt och termik som fungerar så att jorden värms upp och skickar upp som luftbubblor med varmluft som då stiger uppåt. Och då utnyttjar man detta genom att svänga i en skarp cirkel snett uppåt med hjälp av dessa varmluftsbubblor. Så därför när man flyger långt så hoppar man från dessa bubblor hela tiden så att man kan hålla sig uppe i luften. Sedan finns det också, på några enstaka håll i världen, vågor som kan skicka en segelflygare på upp till 13 kilometers höjd. Sedan för vanliga segelflygplan så måste man också ha något sätt att ta sig upp i luften, men tack vare att min har en motor (som nog inte fungerar, men om min idé hade funkat) så behöver den ingen lyfthjälp i början.

Nu till punkterna: Hur många passagerare kan den ta? Jo som ett litet flygplan och som segelflygplan så kan den nog ta två, men detta beror också på vikten på passagerarna eftersom den skall kunna segelflyga.

Hur fort går den? Om motorn hade fungerat så hade den nog kunnat gå riktigt fort, men det beror också på hur mycket energi som skapas i reaktionen med bränslet, och eftersom jag inte vet hur jag skall få kväve att reagera/antändas så vet jag inte hur mycket energi som kan skapas heller. Men jag skulle satsa på 200-400km/h beroende på energin som skapas

Hur är miljötänkandet? Jo om man nu skall dela på kvävet och då får NOx så är ju detta absolut inte bra, ja egentligen kan man då lika gärna flyga med många bensinflygplan istället, men om man förbränner dessa ämnen så att de omvandlas tillbaks till t.ex. kväve så kan detta ju vara väldigt bra eftersom det enda man då tar bort är syret i luften, som kommer tillbaks i form av vattenånga, och koldioxiden som sätter sig i natriumhydroxiden, så egentligen så renar den på ett ungefär bara luften från koldioxiden, nackdelen är att det i stället sätter sig i NaOH:et som sedan troligtvis släpper det när det bryts ner, så egentligen händer ingenting och det drar inget, men bara om man kan omvandla tillbaks det till kväve igen.

När skulle den kunna finnas i trafiken? Denna skulle nog inte finnas i trafiken förrän om något eller några århundraden eftersom man måste hitta ett system som kan antända kvävet och ändå inte dra mer än det ger samtidigt som man måste försöka omvandla tillbaks kvävet, och för detta så måste man på något sätt (troligtvis) ha en katalysator.

Hur påverkas miljön jämför med dagens fordon? Detta har jag väl svarat på ganska bra med ovanstående men den påverkas ju antingen på ett ungefär ingenting, alltså mycket mindre, eller så släpper den ut så otroligt mycket mer, även än dagens flygplan.

                            Reflektion

Detta arbete har varit väldigt kul men samtidigt jobbigt att skriva om eftersom jag suttit i sex timmar i sträck och letat och diskuterat för att försöka hitta ett sätt att ta bort syret från luften effektivt och sedan antända kvävet. Men så detta arbete gick ganska bra fram till att jag var tvungen att hitta ett sätt att antända kvävet, men man kan ju verkligen säga att jag lärt mig en del eftersom jag har läst så otroligt mycket om olika ämnen och olika reaktioner osv för att hitta en reaktion som är lättantändlig med kväve, men samtidigt skall ämnet inte vara tung och helt inte ta så mycket plats. Men så om man inte räknar med att jag inte lyckats komma på ett sätta att driva mitt fordon framåt i verkligheten utan att använda nu existerande bränslen mm så har det gått ganska bra.

                                               Självkritik

Jag hade en ganska bra planering från början men sedan så blev den konstig tack vare kör och elevråd och jag inte riktigt var så snabb som jag tänkt mig och dessutom så har jag inte kommit på innan att man inte bara kan antända kväve så där poff, så jag tycker att jag har tänkt till lite dåligt men annars gjort en bra insats och verkligen ansträngt mig och försök skapa ett icke existerande bränsle.

             &nb...