Почему большие самолеты имеют свои двигатели в основном на крыльях, в то время как меньшие, как правило, имеют их в хвосте или наконечнике?

Небольшие самолеты нуждаются в очень низких крыльях, чтобы обеспечить приличную высоту кабины. Последним коммерческим авиалайнером, который потребовал, чтобы пассажиры поднялись по лонжерону крыла по пути к своему месту, был Boeing P-247 . Низкие крылья не дают необходимого пространства для двигателей, поэтому следующая лучшая локация находится на задней части фюзеляжа. Кроме того, небольшие самолеты имеют относительно короткий фюзеляж, и механизм может быть сделан коротким (и легким), не рискуя ударом хвоста при вращении.

Истребители должны иметь небольшие моменты инерции, особенно в крене, поэтому они не могут позволить себе поставить двигатели на крылья. Даже Ме-262 изначально планировался с двигателями, установленными на фюзеляже, поэтому он имел это своеобразное треугольное поперечное сечение фюзеляжа. Только когда двигатели увеличивались в диаметре во время разработки, их приходилось размещать на крыле.

Плюсы задних / фюзеляжных двигателей:

• Крыло чистое, с низким сопротивлением и оптимальными условиями для создания подъемной силы.
• Двигатели легкодоступны (если установлены в задней части фюзеляжа). Другая история с похороненными двигателями!).
• Меньший вертикальный хвост, необходимый для асимметричных условий тяги.
• Возможно более короткое и легкое шасси (если возможность вращения не нарушена).
• Низкая инерция крена.

Минусы заднеприводных / фюзеляжных двигателей:

• Нет изгиба рельефа для крыла; нужен более тяжелый лонжерон крыла.
• Никакой помощи в подавлении флаттера (масса перед эластичной линией помогает).
• Возможные помехи движению крыла под большим углом атаки.
• Принуждает кабель быть конфигурацией t-кабеля.
• Больше структуры необходимо для того чтобы снести усилия тяги вперед.
• Шум всасывания более слышен, особенно для пассажиров на задних сиденьях.

Эта картина Cessna Citation X должна хорошо проиллюстрировать этот момент.

При проектировании самолета одним из основных факторов является тяга. Для удовлетворения требований по мощности используются один или несколько двигателей. Факторы которые влияют на выбор общий размер двигателя, представление, эффективность, цена, материал и термальные ограничения во время условий деятельности как взлет, максимальный непрерывный, максимальный подъем и максимальный круиз. Установка должна быть сделана с самыми низкими возможными весом, сопротивлением и ценой.

Позиционирование обозначено аэродинамическими факторами, такими как сопротивление, производительность самолета и маневренность-моменты качки изменяются вокруг центра тяжести — и воздушный поток через двигатель, структурный и чисто функциональный/безопасность как впрыск мусора внутри двигателя во время посадки или взлета. Все вышесказанное просто, чтобы дать вам небольшой вкус того, как процедура идет.

В общем, выбор правильного двигателя или комбинации двигателей и оптимального позиционирования является довольно сложным и иногда очень утомительным процессом.

Однако просто положено, количество тяги-принимая во внимание минимум и максимум необходимо для аттестации, представления etc — разделено среди двигателей. Теперь давайте рассмотрим каждый тип самолета в вашем вопросе индивидуально и попытаемся сделать логику позиционирования:

Бойцы :
У них нет двигателей сзади (например, у них нет опор толкателя), обычно самолеты находятся либо под фюзеляжем, как тайфун Eurofighter, включенный в фюзеляж, либо кабина сидит на вершине реактивной гондолы, как Corsair II, в то время как во всех случаях выходное сопло находится сзади. Причиной такого позиционирования является потребность в мощности и высокой скорости. Кроме того, фюзеляж является единственным местом, где двигатели не будут препятствовать установке ракет и других боеприпасов на крыльях, где они могут быть размещены, проверены и заменены по требованию и с легкостью.

Большие пассажирские самолеты (как Boeing 747):
Главной характеристикой этого типа является то, что пространство в фюзеляже необходимо для размещения пассажиров. Это само по себе исключает включение двигателя в фюзеляж, как это было в случае с истребителями. Общий вес увеличивается, что приводит к потребности в энергии. Последний диктует либо очень большой единственный двигатель, либо более мелкие-что обычно имеет место — которые должны быть распределены вокруг тела, что делает логичным поставить под крылья.

Средние / малые пассажирские самолеты (например, Cessna Citation Mustang или Dassault Falcon 900):
Когда самолет становится меньше и очищение крыльев от Земли становится меньше, двигатели не могут быть установлены под крыльями без практических проблем. Таким образом, двигатели движутся к хвосту, где фюзеляж должен быть усилен для поддержки дополнительного веса. Общая производительность самолета отличается от характеристик самолета с установленным на крыле двигателем, потому что cg перемещается в кормовой части, когда он пуст.

Малые Cessnas и другие имеют одиночный двигатель в носе потому что, по мере того как теперь должны быть очевидны, им нужна сила которая может быть обеспечена тем одиночным двигателем и по причинам симметрии и цен конструкции.

Все вышесказанное является краткой попыткой продемонстрировать общий мыслительный процесс, лежащий в основе позиционирования двигателей. Каждый способ имеет свои плюсы и минусы, что каждый инженер принимает во внимание, и хотя это общие конфигурации исключения существуют. Некоторые из них-это асимметричный BV 141 или этот DC-10 , который имеет как крыло, так и задние двигатели.

Дальнейшее чтение здесь .

Кроме того, носовой момент при разгоне, а также носовой момент при торможении с конструкцией подкрылого двигателя благоприятны для стабильных летных характеристик. (центр тяжести расположен перед центром давления)

Самолеты с хвостовыми двигателями ведут себя наоборот: при разгоне они создают момент носом вниз вокруг своей боковой оси. Это, в свою очередь, вызывает больше сопротивления и в конечном итоге больше денег. Во время торможения, момент носа вверх может быть опасен, рассматривающ близкую ситуацию стойла или медленный полет вообще.

В основном из-за количества двигателей. Если у вас есть более одного двигателя, то становится трудно поставить оба в середине. Это можно сделать, есть истребители с двумя двигателями посередине, но имеет больше смысла (меньше шума, легче обслуживание и т.д.), Чтобы положить их в Крылья.

Также есть преимущество в весе. Крылья поднимают самолет, двигатели являются основной весовой составляющей самолета. Так если вес где подъем производится вам не нужно усилить структуру для того чтобы снести силы вокруг. Следовательно более светлая структура.

Если у вас есть один двигатель, он в значительной степени должен быть на осевой линии. В противном случае у вас будет асимметричная тяга, и вам придется постоянно отклонять руль, чтобы поддерживать прямой полет. Это вызывает перетаскивание. Положите его на фронт, в конфигурации» трактора». Или на задней части, в конфигурации» толкателя». Или на вершине (см. озеро Бьюкенер / Ренегат). В любом случае, положите его на осевую линию самолета.

Если у вас есть два или три двигателя, вы обычно хотите, чтобы они были как можно ближе к осевой линии. В случае, если один из двигателей выключается (намеренно или иным образом), вы хотите, чтобы оставшаяся тяга была как можно ближе к симметричной по вышеуказанной причине. Билл лир любил говорить, что в двухмоторном самолете каждый двигатель был достаточно мощным, чтобы добраться до места крушения. Это означает, что для многих двухмоторных самолетов, если вы потеряли один двигатель, другой двигатель может держать вас в воздухе, пока вы больше не сможете противостоять асимметричной тяге, и вы потеряли контроль и разбились. Вот почему все самолеты Lear имеют двигатели, установленные на фюзеляже (как можно ближе к осевой линии), а последний самолет, который он разрабатывал (вентилятор Lear), имел двойные турбовинтовые двигатели, приводящие в движение только одну опору. Если вы потеряли один из двигателей в этой птице, у вас было меньше мощности, но ваша тяга все еще была совершенно симметричной.

3 engines, mounted close to the fuselage. » data-translation=»Есть самолеты, которые имеют > 3 двигателей, установленных близко к фюзеляжу. » data-type=»trSpan»>Есть самолеты, которые имеют > 3 двигателей, установленных близко к фюзеляжу. На ум приходит «Локхид Джетстар», как и Комета. К сожалению, размещение нескольких реактивных двигателей рядом друг с другом вызывает проблемы с воздушным потоком вокруг воздухозаборников, что может снизить эффективность двигателей.

В то же время, у вас также есть вопрос веса. Самолеты спроектированы так, что центр тяжести (или центр масс, если вы предпочитаете) находится на крыльях, потому что именно там находится лифт. Одна из самых тяжелых вещей, которую несет современный авиалайнер… топливо. Неудивительно, что у многих из них большая часть топлива хранится в Крыльях. Еще одна из самых тяжелых вещей, которые они несут… двигатель. Если вы ставите двигатели на крылья, у вас должен быть значительный размер плавника и руля, чтобы держать его прямо в ситуации с двигателем, но баланс веса вперед-назад работает хорошо. Размещение всего этого веса на крыльях также означает, что остальная часть фюзеляжа несет меньшую нагрузку, что означает, что конструкция может быть относительно легче.

Итак, для больших реактивных лайнеров с массивными турбореактивными двигателями с высоким байпасом, вы хотите, чтобы воздухозаборники были максимально разнесены, для максимальной эффективности, и вы хотите, чтобы они были близко к крыльям, так что большая часть веса и подъемной силы легко соединены. Конечно, возможность использовать гравитацию для слива топлива вниз, с крыльев в двигатели, также означает, что двигатели с большей вероятностью получат топливо, если есть электрические проблемы (которые могут отключить топливные насосы).