propulsieefficiëntie

Propulsieefficiëntie is de verhouding tussen de nuttig gebruikte voortstuwingsenergie en de totale energie die door de aandrijving aan het voortstuwingssysteem wordt geleverd. In termen van vermogens geldt: η_p = P_nuttig / P_in. Voor een voertuig met voortstuwingskracht T en snelheid V is P_nuttig vaak gelijk aan T·V, zodat η_p = (T·V) / P_in. Een hogere η_p betekent minder energieverlies in de voortstuwing en doorgaans lager brandstofverbruik per afgelegde afstand.

In een vereenvoudigde, idealistische beschouwing van straal- of propulsie is η_p ongeveer gelijk aan 2V/(V+V_e), waarbij V_e de uitlaatsnelheid is. Dit laat zien dat de efficiëntie toeneemt wanneer de uitlaat- en voertuigsnelheden dichter bij elkaar komen; bij zeer hoge uitlaatsnelheden is η_p lager. Verschillende voortstuwingssystemen hebben uiteenlopende potenties for η_p: propellers, turbofan- en turbojetmotoren, elektrische voortstuwing en raketmotoren.

Factoren die de propulsieefficiëntie beïnvloeden zijn onder meer het type aandrijving, de operationele snelheid en belasting, de aerodynamische integratie van de installatie en missie-eisen. Ontwerpkeuzes zoals de toepassing van hoog-ledige propellers, tandwiel- en bladontwerp, of elektrische aandrijving kunnen η_p verhogen en het brandstofverbruik verlagen, terwijl soms ook prestaties zoals acceleratie en maximale snelheid in het geding zijn.

Toepassing en betekenis: in de luchtvaart is hoge η_p gewenst over het vluchtprofiel; in de scheepvaart gaat het om efficiëntie bij verschillende snelheden en ladingen; in raketpropulsie is η_p bij lage snelheid laag en stijgt mogelijk bij hogere snelheden. Propulsieefficiëntie is een centrale maatstaf bij ontwerp, simulatie en prestatieanalyse van voortstuwingssystemen.