Почему фюзеляж 757 больше изгибается от турбулентности, чем у других самолетов?

Это действительно два вопроса

1. Почему фюзеляж изгибается?
2. Почему фюзеляж 757 изгибается больше, чем другие

Я дам простые ответы здесь. Вы можете пойти в много детали, но детальные ответы главным образом как раз приносят больше информации на разницах конструкции/инженерства в простые ответы (например смеси гнут / ломают по-другому к алюминию)

Почему фюзеляж изгибается?

По сути, это потому, что подъемная сила не поддерживает весь фюзеляж одинаково. Сопротивление и аэродинамические силы, создаваемые самим фюзеляжем, также будут влиять на вещи, но в основном это связано с тем, что подъемная сила сосредоточена на двух точках фюзеляжа, а вес распространяется вдоль него

Подъемная сила создается, прежде всего, в двух местах: крылья и горизонтальный стабилизатор (некоторые генерируются и в теле, но относительно мало). Большая часть этого подъема генерируется на крыльях, которые крепятся в середине(-иш) фюзеляжа. Представьте, что вы балансируете линейку (фюзеляж) на пальце (крыльях), а затем складываете монеты вдоль верхней части линейки. Чем тяжелее правило и чем больше приходится «поднимать» палец, тем больше сгибается линейка.

Конечно, подъемная сила не постоянна-турбулентность означает, что за несколько секунд подъемная сила, обеспечиваемая крыльями, может сильно измениться. Представьте, что вы начинаете подпрыгивать пальцем вверх и вниз, создавая «турбулентность»: линейка будет сгибаться и разгибаться, поглощая эту изменяющуюся силу. Это изгиб фюзеляжа видно в самолете.

Фюзеляж также будет изгибаться при посадке или взлете, потому что вы снова меняете вес фюзеляжа: вес переносится с корня крыла/лонжерона на шасси. И, наконец, очевидно, что вес самолета меняется во время полета из-за сжигания топлива и т. д.

Почему 757 сгибается больше, чем другие авиалайнеры?

Ну, во-первых, я не вижу никаких источников для этого, кроме «Я слышал это» (ссылки, которые вы предоставили, в основном слышат-тоже говорят), но я видел, что это указано как факт. Давайте пока предположим, что это факт… теория применяется независимо.

757 будет изгибаться больше, чем некоторые другие авиалайнеры (хотя, вероятно, меньше, чем некоторые другие) из-за его дизайна, строительства и строительных материалов. Самое простое объяснение в том, что это один из самых длинных самолетов с узким корпусом.

Что это значит? Это значит, что это один из самых длинных и тонких фюзеляжей в округе. Это дает нам две причины:

1. 757 сгибается больше, чем другие крупные авиалайнеры, потому что все, что больше, чем это широкофюзеляжный самолет, который будет сопротивляться изгибу больше, чем маленький, узкий корпус тонкий
2. Он сгибается больше, чем другие небольшие авиалайнеры, потому что любой другой узкий корпус легче и короче, чем 757, обеспечивая меньшую силу на фюзеляже и требуя меньшей подъемной силы.

TL; DR: Flex вызван подъемом, действующим в основном в середине (ish) фюзеляжа, в то время как вес фюзеляжа и другие силы на нем распространяются по длине.

В целом, 757 находится на границе между более легкими узкими самолетами и более крупными, широкими самолетами. Все, что меньше, чем весит, меньше, поэтому меньше подчеркивает узкое тело. Все, что больше, имеет больший, более сильный фюзеляж.

Во-первых, в связанном фильме нет изгиба фюзеляжа. То, что может выглядеть как сгибание, на самом деле сиденья и внутренние панели движутся из-за сил инерции. В турбулентную погоду самолет будет трясти порывами ветра, и это вызывает движение между сиденьями и панелями.

Во-вторых, на снимке закрылки находятся на взлете, смещая центр подъема на корму, а хвост выталкивает нос вверх, поэтому для этого нужно создать значительную прижимную силу. Это передано через задний фюзеляж для того чтобы уравновесить моменты подъема и веса крыла, который атакует на центре тяжести. См. эскиз ниже; синий-аэродинамические силы и красный-напряжения в фюзеляже.

На увеличенном снимке видно прогибание нижних задних панелей фюзеляжа. Это нормальное поведение при стрессе и позволяет им принимать более высокие нагрузки. Когда плита усилена, она сперва деформирует в-плоскость, но когда нагрузки на сжатие превышают критическое значение, плита отвечает буклинг вне-плоскостью . На рисунке ниже показана общая связь между напряжением и деформацией.

Для 757 изгибов больше, чем у других самолетов: возможно, это связано с тонким передним фюзеляжем. Это водит к изгибать больше на таком же напряжении в алюминиевых панелях. Задний фюзеляж выше, чтобы вместить больше багажа. Во время разработки Boeing инженеры опасались, что курсовая устойчивость может быть недостаточной с более высоким передним фюзеляжем, поэтому поперечное сечение было ограничено сечением Boeing 737. Но есть самолеты с еще более тонкими фюзеляжами вроде МД-90 (см. ниже). Они должны сгибаться, по крайней мере, столько, сколько 757.

Любая деталь самолета будет изгибаться при воздействии напряжений, и фюзеляж не исключение. Особенно передняя часть будет создавать подъемную и боковую силу во время полета, ее собственная масса заставит ее сгибаться, чем больше вы отодвигаетесь от крыльев, особенно при воздействии g-сил, а отклонения рулевой поверхности хвостового оперения добавят больше напряжения и изгиба, как на вашем снимке. Изгиб фюзеляжа на самом деле достаточно серьезен, что в летных испытаниях фюзеляж будет нести инерционные датчики в нескольких местах, чтобы собрать достаточно данных.