Kjøretøy som bærer oksidasjonsmidlet med seg kalles raketter. Det er bra at luft ikke er ren $ O_2 $, fordi nitrogenet, som blir brukt som en prosessgass, bidrar til å få nyttig arbeid fra forbrenningsprosessen. Ved å bli oppvarmet og akselerert i brenneren, gjør den hovedarbeidet med å drive turbinen og gjøre varme om til mekanisk arbeid. Motorer vil være enda renere hvis mindre oksygen er rundt, fordi de allerede bruker 21% $ O_2 $ på drivstoff-til-luft-forhold godt under støkiometrisk optimum.

Hvis du vurder mengden luft som strømmer gjennom kjernen til en moderne turbofan, vil du se at mengden oksygen som må være tilgjengelig vil dverge mengden drivstoff, og det meste av det vil ikke brenne seg, men erstatte nitrogen i sin rolle som prosessgass. Det kunne ikke bæres med flyet eller isoleres fra omgivende luft hvis noen meningsfull nyttelast og rekkevidde skulle være.

For litt bakgrunn om forbrenningsprosessen, se dette svaret.

Da ville vekten av oksidasjonsmiddel tyngre flyet. For hvert kilo rent oktan (en av komponentene i flydrivstoff) trenger du rundt 1,7 kilo rent O2. Med andre ord vil det doble vekten av drivstoffet du må ta med.

Det å også bringe din egen oksidasjonsmiddel er det som skjer med raketter, det gir høyere trykk og kan fungere der det ikke er noe oksygen tilgjengelig i miljøet. som i verdensrommet.

Ingen.

Som Ratchet-freak allerede har nevnt, vil oksygenbæring veie et fly ned.

Som Peter har nevnt, pumper en jetmotor luft og brenner noe av oksygenet , ikke hele 21% tilgjengelig. Ofte brenner det mindre enn halvparten av det tilgjengelige oksygenet.

Årsaken til dette er at den "adiabatiske" (det vil si forutsatt ingen varmeoverføring) flamtemperatur for fullstendig forbrenning av alt oksygen i luft er omtrent 2000C. Legg til det faktum at kompressoren i noen tilfeller kan forvarme den innkommende luften opp til 500 ° C, og du vil se på en temperatur ved utgangen av forbrenningskammeret på 2500 ° C.

En jetmotor som kunne bruke alt oksygen i den innkommende luften, ville være mer effektiv, i samsvar med prinsippene i Carnot-syklusen, men hvis den ikke var bygget av "unobtanium", ville den smelte og falle fra hverandre.

En jetmotor trenger en turbin for å gjøre to ting. Den første er å kjøre sin egen kompressor. Det andre er å kjøre en last (enten en propell eller en vifte.) Turbinen + prop / vifte er nødvendig fordi avgassens utgangshastighet vil være for høy til å kunne brukes effektivt for å generere skyvekraft. Derfor er det uunngåelig å sette en turbin i eksosbanen

En rakett har ingen turbin i eksosbanen, og kan derfor kjøre ved ekstremt høye temperaturer som genereres av oksygenforbrenning. Den har også ekstremt høye eksosutgangshastigheter, som håpløst er ineffektive med den typen kjøretøyhastigheter som kreves for allmennflyging, men er utmerket for romfart, hvor jo mer energi du kan gi til hvert tonn drivstoff, desto mindre drivstoff må du bære. Også de fleste raketter hittil har vært engangsbruk, i motsetning til jetmotorer.

Så vi sitter fast med jetmotorer som ikke klarer å bruke alt oksygenet i drivstoffet på grunn av materialproblemer. En måte å øke kraften til en jetmotor (men ikke effektiviteten) er å bruke en etterbrenner. Dette er effektivt et andre forbrenningskammer, bak turbinen, der mer drivstoff kan brennes. Dette skaper en enorm mengde mer energi, men relativt lite ekstra skyvekraft. Husk kinetisk energi = 0,5mv ^ 2 mens momentum = mv. Du må matche eksoshastigheten til kjøretøyets hastighet for effektiv trykkutvikling, og en etterbrenner gjør ikke dette, da formålet ikke er effektivitet, bare et raskt og skittent kraftforsterkning.

Det er noen design på tegnebrettet for de veldig store gassturbinene i kraftverk, der gassen fra turbinen, etter å ha blitt avkjølt ved ekspansjon, sendes til et andre forbrenningskammer og deretter gjennom en andre turbin, for å muliggjøre en høyere gjennomsnittlig varmetilsetningstemperatur og forbedre effektiviteten. Fordelene er imidlertid små, og så vidt jeg vet er det ikke prøvd ennå. Jeg mistenker at det alltid vil være for komplisert for luftfart.

Mer levedyktig enn oksygen ville være vanninjeksjon. Vann / damp brukes nå til kjøling av industrielle gasturbiner, noe som reduserer mengden luft som må pumpes av kompressoren, noe som forbedrer effektiviteten. Imidlertid vil du fortsatt ha det med deg. Et annet alternativ (også lånt fra industrielle gasturbiner) ville være å sette en varmeveksler i eksosstrømmen, for å generere damp til en dampturbindrevet propell eller vifte. Imidlertid forventer jeg ikke å se disse prøvd før all oljen i verden nesten er tom!

I utgangspunktet er reaksjonsmotorer mer energieffektive jo større mengde drivstoff i forhold til drivstoff. Med en jetmotor er drivstoffet luft som tilfeldigvis allerede inneholder mer oksygen enn det som er nødvendig for å forbrenne drivstoffet. I teorien kan dette endre seg for et veldig raskt fly som krever veldig rask eksoshastighet, men motordesignet må endres for mye for at det skal være relevant for spørsmålet.

Den generelle fordelen av mer effektiv brenning ( sperring av noen spesifikke ytelseskrav) vil også være bedre drivstoffeffektivitet. Å få bedre drivstoffeffektivitet på bekostning av å transportere ekstra oksygen er usannsynlig å være nyttig.

Jeg lekte faktisk med et konsept for en motor som ligner din idé, men som nevnt av andre, en motor som bærer sin egen oksidasjonsmiddel er i utgangspunktet en rakett, så konseptet mitt var egentlig en rakettdrevet-bladløs-vifte med egenskaper som ligner på jetmotorer, ikke en egentlig jetmotor. Så selv om man nærmer seg det fra motsatt retning, er svaret "Designet må endres for mye."

Folk har faktisk testet motorer basert på bruk av flamme eller detonasjon i stedet for forbrenning for mer effektiv forbrenning av drivstoff. Se for eksempel Pulse Detonation Engine. Disse faller fremdeles i kategorien "Designet må endres for mye." Vær også oppmerksom på at de ikke har byttet ut jetmotorer til tross for at konseptet har vært kjent i flere tiår. Wikipedia har mange artikler om sjeldne eller eksperimentelle motorer. Du kan finne noe som ligger nær ideen din der.