Почему существует только одна базовая конструкция для пассажирских самолетов?

Для большинства транспортных самолетов аэродинамическая эффективность является ключевым параметром, так как позволяет снизить расход топлива. Макеты, которые вы видите чаще всего, являются наиболее эффективными из известных:

• Для реактивных самолетов низкой стреловидности крыльев с двигателями, установленными под и впереди крыльев, и обычным оперением наиболее эффективной является известная компоновка. Хвостовые двигатели обычно были распространены на небольших самолетах, но поскольку это ставит много навалом далеко в кормовой части , они хуже по отношению к правилу области Уиткомба, хуже для веса и баланса, а двигатели с крылом также помогают влажному флаттеру. Таким образом, новые regiojets переключаются на двигатели под крылом.

• Винтовые самолеты летают медленнее, поэтому у них прямые крылья. Низко установленные крылья немного более эффективны, но тогда самолет должен иметь длинную передачу, чтобы поддерживать достаточный дорожный просвет для пропеллеров, поэтому высокие крылья более распространены. T-tail после этого просто использован для того чтобы положить лифт над самым турбулентным следом крыла и двигателей.

Единственные отклонения от этих трех основных макетов находятся на плоскости специального назначения, которые имеют другое, более важное значение. Наиболее примечательными являются военные грузовые самолеты, как правило, с высоким крылом, поэтому они могут сидеть низко на земле для легкой загрузки и разгрузки с помощью встроенного рампы. Их отмеченный anhedral избежать overstabilizing самолет в крене по мере того как и высокое крыло и стреловидность крыла увеличивают стабилность крена. Более ранние конструкции regiojet использовали хвостовые двигатели по той же причине; сидеть ниже на земле, чтобы их можно было легко загрузить через встроенные воздушные лестницы, и они не слишком тяжелые и громоздкие.

Авиационная промышленность сделала большую часть своих исследований в 1920-х и 1940-х годах. Существовали буквально десятки вариаций планера и крыльев. После некоторых экспериментов и теоретизирования (в NACA, Farnborough и в других местах) для каждой цели проектирования/рыночной ниши появился один доминирующий дизайн, который соответствовал полезной нагрузке для топлива и других ограничений и минимизировал затраты.

Довольно многое в пассажирских самолетах было решено конструкцией DC-3, а в реактивную эпоху-кометой .

EDIT: Ян Худец указывает на два существенных улучшения, которых у кометы не было:

• противоударные тела, впервые представленные в этой конструкции;
• перемещение двигателей вперед и в гондолы.

В стороне есть еще одно распространенное дополнение к дизайну-крылышки .

Ссылки на литературу:

• http://people.bu.edu/fsuarez/Fernando_Suarez_Website/Publications_files/1995_SMJ_Dominant%20Design%20Survival_Suarez_Utterback.pdf
• Берни Макисаак и Рой Лэнгтон. (2011) Газотурбинные Двигательные Установки, John Wiley & Sons.

Если вы посмотрите вокруг достаточно активного аэропорта-хаба, вы увидите множество различных вариантов дизайна для пассажирских самолетов, которые производятся сегодня:

• Некоторые имеют высокие крылья (над окнами), некоторые-низкие.
• Некоторые из них стреловидные крылья, некоторые прямые.
• Некоторые из них имеют двигатели, установленные ниже крыльев, другие имеют их прикреплены к фюзеляжу.
• Некоторые имеют турбовентиляторные двигатели, другие имеют пропеллеры.
• Некоторые из них имеют обычные хвостовые самолеты,другие имеют хвосты.
• У некоторых два двигателя, у некоторых четыре.
• Большинство из них имеют длинный примерно цилиндрический фюзеляж; некоторые имеют другие формы (рассмотрим 747, поперечное сечение фюзеляжа которого резко меняется на полпути вниз по плоскости).

Если вы посмотрите на самолеты, оптимизированные для полетов на аналогичные расстояния с одинаковым количеством пассажиров (сравните, например, Airbus A320 с Boeing 737), у них будет одинаковый выбор в большинстве этих категорий. Это связано с тем, что выбор действительно имеет значение, и для этого конкретного использования конкретная комбинация оказывается экономически выгодной.

Однако, как только вы смотрите на самолеты с разными ролями, все меняется. 70-местный региональный, такой как ATR 72, совсем не похож на уменьшенный A320 .

(За исключением очень грубо на уровне «длинного узкого фюзеляжа, одной пары главных крыльев около его центра, Группы стабилизаторов полностью в кормовой части, трехколесного механизма»).

Каждый раз, когда вводится новый самолет, отдел маркетинга соответствующего производителя утверждает, что теперь началась новая эра авиаперевозок. Вспомните претензии, сделанные в то время, когда Boeing запустил 747: мы бы наслаждались кинотеатром с большим экраном и баром в небе, и почти то же самое (плюс опция летающего спа) произошло с A-380.

В конце концов, клиенты голосуют своими кошельками, а авиакомпаниям нужно зарабатывать деньги, поэтому все эти экстравагантные варианты увядают, и все возвращаются к тому, что работает лучше всего. Дизайн самолета созрел, и все те требования смешанных конфигураций крыла-тела будут только держать маркетинг и прессу занятыми.

Добавьте к этому ограничения существующей инфраструктуры и чрезмерное регулирование (благодаря чему мы наслаждаемся беспрецедентной безопасностью в авиаперевозках, кстати.), и потенциальное преимущество новых конфигураций быстро исчезнет. Просто попытайтесь найти способ быстро эвакуировать одну из этих смешанных конфигураций крыла-тела с 20 местами подряд, и любое заявленное аэродинамическое преимущество (которого у него нет) будет спорным.

Дизайн популярен потому что он случается быть самым лучшим до сих пор для дозвукового крупнотоннажного воздушного путешествия. Другие проекты будут либо менее безопасными, либо иметь больше сопротивления, плюс, нет причин исправлять то, что не сломано.

За последние несколько лет Boeing флиртовал с различными проектами авиалайнеров, но, похоже, что на данный момент самыми экстравагантными проектами у нас будут Boeing 787 и Airbus A380.