¿Cuáles son los pros y los contras de trijets, gemelos y diferentes tipos de chorros? ¿Por qué algunos aviones (como el 717, 727 y Embraer 145) tienen sus motores en la parte trasera, mientras que otros los tienen debajo de las alas? ¿Cuáles son las ventajas de este diseño?

Answer 1

Cada elección de diseño en diseño de aeronaves es una compensación. La seguridad y la eficiencia son primordiales, pero la mantenibilidad, la capacidad de fabricación y la asequibilidad también son preocupaciones. En esta respuesta, enumeraré algunas tendencias generales, pero todas estas tendencias tienen excepciones.

Menos motores son más eficientes que muchos motores
Si un gran motor puede hacer el trabajo, es probable que sea más eficiente que 2 motores que hacen el trabajo juntos, que es más eficiente que 3 o 4.… u 8 o 10.
Convair B-36 Pacificador

Los motores redundantes brindan seguridad
Cada motor tiene alguna probabilidad de falla. El B-36 era conocido por fallas en el motor. Si transporta pasajeros o cruza vastas áreas del océano con pocas opciones para aterrizajes de emergencia, más motores le brindan más opciones en caso de fallas del motor.

El Boeing 777 fue un gran avance porque es muy poco probable que cada uno de sus dos motores falle, y cada uno es lo suficientemente potente como para llevar el avión a un aeropuerto de desvío en cualquier lugar a lo largo de sus rutas intercontinentales (ver ETOPS). Antes de 777, los aviones intercontinentales necesitaban 3 o 4 motores para cruzar con seguridad el Océano Pacífico.

Nota: No asuma automáticamente que más motores son más redundantes. La mayoría de los drones quadcopter necesitan todos sus motores para volar. ¡Tener más motores cuando los necesite todos hace que sus posibilidades de chocar sean peores!

Los motores de bypass más altos son más eficientes
Por lo general, cuanto mayor es el diámetro del ventilador en proporción al tamaño del núcleo, más eficiente es el motor. Uno podría pensar que los turbopropulsores y los propfans tienen relaciones de derivación muy grandes. Sin embargo, un diámetro grande significa velocidades de punta muy rápidas para las mismas RPM, y las velocidades de punta supersónicas invitan a un montón de problemas difíciles (especialmente el ruido). Dada la compensación entre velocidad y eficiencia, las aerolíneas prefieren comprar aviones equipados con turbofan rápido HBR.

Los motores montados en las alas requieren menos peso estructural
El montaje de motores en la cola, especialmente los enormes turboventiladores de alta derivación, requiere mucho empenaje y una estructura de caja de alas y sugiere una cola en T. Las colas en T tienen algunos inconvenientes, como se describe en la respuesta del usuario de Quora a ¿Cuáles son los pros y los contras de los trijets, los gemelos y los diferentes tipos de chorros? ¿Por qué algunos aviones (como el 717, 727 y Embraer 145) tienen sus motores en la parte trasera, mientras que otros los tienen debajo de las alas? ¿Cuáles son las ventajas de este diseño? En general, los pilones en el ala extendieron el peso pesado en todo el tramo. Además, hay muchas otras razones: ¿Cuál es la mejor posición del motor de un avión?
Boeing 787 Dreamliner (eficiencia de vanguardia)

Los motores integrados (como un motor central en un trijet) son generalmente más difíciles de mantener porque son más difíciles de alcanzar. Sin embargo, los motores que cuelgan bajos de un ala tienen más probabilidades de aspirar escombros (llamados FOD) del suelo. Los aeropuertos más pequeños o los aeródromos sin mantenimiento tienen un mayor riesgo de FOD que los principales centros comerciales barridos meticulosamente. Entonces verás muchos aviones regionales, bizjets y aviones militares más pequeños que optan por motores más altos.
Honda’s HondaJet

En el futuro probablemente veremos tecnología que cambia el juego, tal vez Ingestión de capa límite:

La integración del motor es una disciplina compleja. Espero que esta respuesta ayude a rascar la superficie y le brinde un punto de partida para una mayor investigación.

Answer 2

El usuario de Quora llega a los puntos más importantes, y realmente te recomiendo su respuesta por su cobertura de acceso de mantenimiento, redundancia y consideraciones de pérdida profunda. Como señala Nelson Brown , el peso estructural adicional requerido para los motores montados en la cola los hace menos atractivos también.

La configuración con motores de baja altura en aviones de ala alta se ha favorecido durante mucho tiempo para los aviones de carga, y honestamente no estoy seguro de por qué eso tampoco se ha utilizado para los aviones de pasajeros. Spar de ala en la parte superior, tren de aterrizaje en cápsulas externas para maximizar el volumen interno: ¿qué no le gusta (excepto quizás algo de arrastre adicional)? Bueno, quizás la necesidad de esa molesta cola en T también sea un factor …

Aún así, el C-17 (que se muestra arriba) tiene sus motores montados en lo alto, lo que, además de proporcionar cierta defensa contra la ingestión de objetos extraños, brinda la ventaja adicional de permitirles hacer circular el aire sobre la superficie superior del ala y las aletas para agregar izquierda. ( Ver Boeing C-17 y Airbus A400M para una discusión interesante de cómo evolucionó esta característica).

Hablando del A400, el diseño de ala alta también funciona bien para turbopropulsores:

El Lockheed C-130 incorpora alas altas y una cola convencional, por lo que se puede hacer:

Desde una perspectiva práctica, un solo motor probablemente nunca se considerará adecuado para aviones de pasajeros de categoría de transporte. Fuera de mi cabeza, mientras entra en juego la cuestión obvia de la confiabilidad (y qué hacer con un avión realmente grande cuando las cosas se vuelven realmente silenciosas de repente), también hay problemas prácticos sobre cómo construir un motor lo suficientemente potente para hacer el trabajo, así como dónde instalarlo para proporcionar el empuje a través de la línea central del avión. Esto, por supuesto, ha sido estudiado en Internet-tierra …

Answer 3

Los aviones más pequeños tienden a tener sus motores en la parte trasera para no tener que colocarlos debajo de las alas; los aviones son pequeños, y colocarlos debajo de las alas significa un tren de aterrizaje mucho más grande de lo necesario para obtener la distancia al suelo. Hay otras ventajas y desventajas, pero esa es la decisiva para aviones pequeños.

Colocar el motor en la parte trasera significa que el estabilizador horizontal debe estar alejado de los motores para poder funcionar correctamente, de ahí el diseño de la cola en T. Pero el diseño de la cola en T también viene con un defecto fatal, la posibilidad de una pérdida profunda, donde bajo ciertas condiciones a un ángulo de ataque lo suficientemente alto, la aeronave entra en una pérdida de la que no puede recuperarse, el avión se estrella y todos muere:

Si puede evitar necesitar una cola en T, hágalo. Si tiene que colocar una cola en T, se asegura de que sea casi imposible que ocurra un bloqueo profundo, pero pueden y suceden (Northwest Airlines Flight 6231 en 1974, West Caribbean Airways Flight 708 en 2005 y ASN Accidente de aeronave Canadair CL-600-2B19 Regional Jet CRJ-100 C-FCRJ Byers, KS en 1993).

Los aviones de cuatro motores se utilizan para volar largas distancias sin estar cerca de un aeropuerto, como sobre los océanos; Hace algún tiempo, los motores no eran tan confiables como lo son hoy en día, y las aeronaves bimotores estaban sujetas a ETOPS, que se refiere a restricciones estrictas y específicas de cuán lejos podrían volar las aeronaves bimotores desde el aeropuerto más cercano. En otras palabras, realmente no se podía volar transatlántico o transpacífico con un avión de 2 motores, y se necesitaba un avión con 3 o 4 motores. A medida que los motores mejoraron en confiabilidad, se podía volar cada vez más en aviones bimotores, y el 767 y luego el 777 y el A330 se hicieron cargo progresivamente de los cielos de larga distancia. Es por eso que el A340 (4 motores) ya no se fabrica y por qué el 747 (4 motores) está disminuyendo en popularidad. Dos motores son más eficientes, más livianos y más baratos de comprar y mantener que 4 motores de potencia equivalente. Hoy en día, la elección entre volar un 777 o un A380 depende de la economía y la capacidad, ya no de las restricciones ETOPS.

Los aviones de tres motores, también conocidos como Trijet, eran una alternativa más barata que los aviones de 4 motores, pero aún podían volar sin restricciones ETOPS, pero solo tenía sentido en aviones de tamaño medio (ya que en un avión grande no había motores lo suficientemente potentes). disponible). Pero eran diseños desordenados, y requerían 2 instalaciones de motor diferentes, y fue difícil acceder a un motor montado dentro del estabilizador vertical. Eran realmente populares en los años sesenta y ochenta hasta que se redujeron las restricciones en los aviones bimotores, y luego estos aviones comenzaron a eliminarse gradualmente.

Answer 4

Mis dos centavos:

1. ¿Por qué los jets grandes usan 4 motores?
Al diseñar por primera vez los 747, los motores no eran lo suficientemente potentes. Un Boeing 747-100 usa 4 motores Pratt & Whitney JT9D, cada uno de los cuales produce un “mero” 43,500 libras de empuje. Dos de ellos simplemente no fueron suficientes para levantar este enorme avión al cielo. Es interesante que hayas mencionado C5 Galaxy. Boeing diseñó originalmente una célula para un gran avión de transporte estratégico, pero más tarde se eligió el C5.

2. Ala alta vs. Ala baja
Nuevamente, veremos las diferencias entre 747 y el C5. Los C5 tienen alas montadas en la parte superior, mientras que los 747 tienen alas en la barriga del avión. Suponiendo que todo lo demás sea exactamente igual, C5 será más estable porque la mayor parte de la masa está por debajo de la fuerza de elevación. Vea este juguete que emplea este diseño:
La razón por la que casi todos los aviones comerciales utilizan alas de montaje inferior es porque … redoble de tambores … psicología. La gente tiene miedo de no ver las alas. Los diseñadores de aviones compensan esto mediante el uso de alas diédricas (dihedral (aeronáutica)).

3. ¿Motores en la parte trasera o en las alas?
Por lo general, los aviones más pequeños usan motores de montaje en la cola. De esta manera, los trenes de aterrizaje en estos pequeños aviones podrían hacerse mucho más pequeños, mientras que los motores de montaje debajo del ala necesitan mucho espacio libre. El inconveniente es que hay una gran masa detrás de las alas generadoras de elevación, lo que significa que el avión quiere apuntar hacia arriba. Se compensa con el cambio de pesos, así como con los ajustes del elevador. Como señaló Nelson Brown, el jet de Honda utiliza de manera interesante motores montados sobre el ala que mitiga los problemas antes mencionados. Sin embargo, estoy seguro de que tuvo sus propios desafíos.

Answer 5

Todo el escenario ha evolucionado durante décadas. Cuando se introdujeron los motores a reacción, los jets gemelos estaban estrictamente destinados a rutas de corta distancia y quads de larga distancia (había rutas de ultra larga distancia que servían como un servicio sin escalas). A medida que la tecnología evolucionaba, los trip-jets eran una alternativa a los quads como redujo el peso total de la aeronave, la eficiencia del combustible, el ruido de la cabina y mejoró en gran medida la eficiencia del combustible, sin embargo, sufrieron desventajas como el diseño complejo involucrado en la colocación del motor de arriba, de hecho, uno de los tri-jets llamados hawkers siddlley trident sufrió de sobretensiones del motor en el motor superior. Airbus fue el primer fabricante en introducir un pasillo gemelo Twin Jet (el pasillo gemelo estaba estrictamente destinado a los jets cuádruples y trijets) que tenía la capacidad de cubrir una ruta de larga distancia que generalmente servía en jets cuádruples. La FAA tenía una regla que estipulaba que la operación del avión gemelo debería durar menos de 60 minutos. La relajación de esta regla era ETOPS (operaciones extendidas del avión gemelo) que permitían que los aviones gemelos cubrieran una ruta de largo recorrido, esto era una bendición o todas las aerolíneas y Airbus (que era dudoso de su primer avión de doble pasillo doble jet A300 antes de ETOPS). Hoy en día las aerolíneas tienen aviones de viaje completamente retirados para el servicio comercial de pasajeros (FedEx usa aviones triples en la configuración de carga), la mayoría de las rutas de larga distancia son atendidos por jets gemelos, los jets cuádruples como boeing 747 y airbus a380 son utilizados por aerolíneas que hacen hincapié en la carga.