Почему существует только одна базовая конструкция для пассажирских самолетов?

Это называется «конвергентная эволюция». Если у вас есть одна задача для выполнения, и эта задача имеет физические требования, все проекты в конечном итоге будут выглядеть и работать одинаково. Есть много побочных поездок по пути, и эти побочные поездки, как правило, остаются вокруг обслуживания их угол вида.

Образцы:

• Большие самолеты имеют низкое крыло. Исключения составляют тяжелые грузы и короткие / грубые полевые опоры, такие как Dash-8 (большие опоры не подходят для низких крыльев) ( 747 не является тяжелым грузовым самолетом. каждая часть мала)

• Все ставят свои двигатели на крылья. Те, которые не сидят очень низко на земле и не имеют достаточного зазора. Следующее лучшее место: хвост. Удачи, повесив Trent 900 по обе стороны хвоста. И лифт должен отойти в сторону. Количество двигателей, которые у вас есть, является чисто функцией необходимой и доступной тяги. Обратите внимание, как конфигурация trijet исчезла по мере развития более мощных (и надежных) двигателей.

• все самолеты под давлением имеют круглые поперечные сечения и закругленные окна, легче надуваются. Самолеты без давления по-прежнему используют много плоских панелей.

• рыбообразные существа используют один большой плавник для движения. Истинные рыбы раскачивают его из стороны в сторону, водные млекопитающие, вернувшиеся в море, раскачивают его вверх и вниз, как ноги, которые у них были.

Такие вещи, как крылышки, утки и другие выступы, являются болтовыми исправлениями для аэродинамических проблем, обнаруженных после завершения первоначального дизайна. Они, вероятно, не будут там в следующий раз при запуске дизайна пустой страницы.

Было бы рискованно попробовать что-то новое. Цель строителя планера состоит в том, чтобы заработать деньги, и они могут сделать это, улучшив эффективность против предыдущего поколения и заняв немного отличающиеся ниши на рынке по сравнению с конкурентами.

Каковы альтернативы трубе и низко установленному стреловидному крылу?

1. Высокое крыло. Это часто требует Т-образного хвоста, который имеет более низкую безопасность. С низким крылом крыло и шасси может быть установлен на опорных точках планера.

2. Среднее крыло. Истребители используют это, потому что это более эффективно, но это уменьшит объем груза на авиалайнере.

3. Смешанные крыло и тело (BWB). Эта конструкция имеет много пассажиров далеко от окон и представляет проблемы опорожнения. Также легче надуть сферу или цилиндр чем форма BWB.

4. Треугольное крыло. http://seattletimes.com/html/businesstechnology/2002973147_boeingconcepts05.html

Концепция Boeing Honeydew использует Дельта-крыло. Очевидно, что проблема низкой скорости обработки / безопасности считается слишком большой проблемой.

5. Утка. Boeing Kermit Kruiser. Самолет получит подъем от утки вместо прижимной силы, но IIRC правление области сложнее.

Как отмечали другие, нынешняя общая конструкция пассажирских самолетов является результатом десятилетий проектирования и исследований. Когда все требования проанализированы, эта базовая компоновка обеспечивает наилучший баланс преимуществ и недостатков. Инфраструктура также была построена вокруг этой конфигурации, которая вводит еще одно ограничение, которое должен был бы обойти новый дизайн. В то время как аэропорты были готовы внести изменения, чтобы разместить A380, совершенно другой дизайн, вероятно, будет включать более радикальные изменения, которые будет сложнее продать аэропортам.

За многие годы, в течение которых этот дизайн развивался, было извлечено много хороших уроков. Сегодняшний рекорд безопасности полетов в авиации-это результат применения этих уроков на практике для совершенствования конструкции. Для радикально нового дизайна многое из этого пришлось бы отбросить или, по крайней мере, глубоко пересмотреть. Исследования и испытания должны проводиться во многих областях для обеспечения правильного понимания важных аспектов проекта.

Другим ключевым элементом является сертификация. Для FAA, EASA, etc., чтобы предоставить сертификат типа на воздушное судно, существует длительный процесс сертификации. Для совершенно другого дизайна сертификация также будет совершенно другой. Мало того, что конструкторы должны быть уверены в новой конфигурации, но они также должны убедить эти власти. Это будет связано с введением большого количества новой информации. Последние новые самолеты уже занимают все больше времени для сертификации. Введение совершенно новой конфигурации может занять еще больше времени.

Я видел, как другие отвечают на вопрос, почему эта форма (аэродинамическая эффективность), но не почему она аэродинамически эффективна.

Ключом к созданию самолета с высокой аэродинамической эффективностью(наименьшим лобовым сопротивлением) является минимально возможная площадь смачивания и фронтальная площадь при одновременном создании максимальной подъемной силы. Фронтальная область-это как раз то, что вы думаете, самое низкое поперечное сечение, которое вы пытаетесь протолкнуть через воздух. Однако точеная область-это область, которая становится «влажной», то есть общая площадь поверхности самолета. Это означает, что наилучшей возможной формой является длинная сигара: чем тоньше, тем лучше. Любая область, которую вы добавляете в «трубку», — это потраченная впустую энергия.

Одновременно форма крыла, которая создает максимальную подъемную силу с наименьшим сопротивлением, является длинной тонкой формой. Это вызвано тем, что крылья вызывают подъем прежде всего, создавая отрицательное давление воздуха, делая воздушный поток быстрее по вершине, чем основание. Это влияние разрушено путем иметь широкое, тучное крыло потому что крыло не может создать такой же плотный карман дифференциала воздуха между верхней частью и дном что тонкое крыло может. Это то, что убивает Крылья дельты и поднимает тела.
http://www.discoverhover.org/infoinstructors/guide8.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Lift_ (сила)

После того, как скорость самолета идет на больший процент от скорости звука, однако другие факторы вступают в игру. Крыло должно быть подметено, и крыло должно быть сильнее, чтобы справляться с силами в игре, поэтому оно должно быть толще.

Последняя часть-хвост сзади. Это просто имитирует стрелку: размещение оперения в задней части стрелки создает естественную стабильность, убедившись, что передняя часть самолета остается направленной вперед.

Много преимуществ к другим конструкциям, утки имеют большое поведение стойла, поднимаясь тела имеют превосходную прочность и поэтому безопасность и тандемные крылья с распорками имеют большую прочность и большие характеристики подъема. Но авиационный бизнес — это высокообъемный бизнес с низкой маржой, поэтому при принятии решений любой крошечный бит сопротивления голосуется.

С 30-х до 60-х годов стандартом для трансокеанских путешествий был 4-моторный самолет. Если бы вы спросили некоторые авиакомпании, купят ли они 3-моторный лайнер Lockheed или Douglas, они бы сказали «нет», потому что их клиенты откажутся летать с менее чем четырьмя двигателями!

Но постепенно 3 двигателя стали стандартными для океанских путешествий.

И в начале 80-х ETOPS появился, потому что двигатели стали чрезвычайно надежными.

Таким образом, процесс проектирования эволюционный; большинство изменений происходят довольно медленно, и дизайнеры часто копируют успехи других дизайнеров.