¿Qué tan fuerte es un ala de un avión con un motor colgando?

Answer 1

La versión corta: tiene que ser al menos 1,5 veces más fuerte que la carga más crítica que se espera que encuentre el ala durante el servicio.

La versión larga: en primer lugar, necesitamos introducir algunos conceptos importantes.

• Carga límite: la carga más alta que se espera que el ala cumpla durante el servicio. Si recuerdo correctamente, esta carga debe elegirse de manera que pueda mostrarse estadísticamente que se encontrará 3 veces (o menos) durante la vida útil esperada de la aeronave.
• Carga máxima: al diseñar una estructura, hay una cantidad ridícula de factores que afectan sus propiedades mecánicas (por ejemplo, dispersión en las propiedades mecánicas de lotes de materiales, imperfecciones de fabricación, dispersión en la calidad debido a la fabricación, humedad, temperatura, fatiga, daños debido a impacto, ecc …). Estos generalmente se contabilizan en el valor dado a la resistencia de la estructura. Además de estas incertidumbres , también existe el hecho de que la magnitud de las cargas a las que estará expuesta el ala solo se puede adivinar estadísticamente . Por ejemplo, podría haber una combinación realmente desagradable de una maniobra de vuelo con una ráfaga repentina, lo que podría resultar fácilmente en cargas increíblemente altas. Para tener en cuenta todas estas incertidumbres , el ala está diseñada para transportar la carga máxima, que es la carga límite x 1.5.
• Cargas estáticas: son cargas que se espera que actúen en el ala durante mucho tiempo, con poca variación de magnitud (básicamente cargas que siguen actuando constantemente en el ala, sin hacer que rebote hacia arriba y hacia abajo). Para un avión grande, la certificación generalmente requiere sostener una maniobra de 2.5g y una maniobra de -1.0g. Estas deberían ser las cargas estáticas limitantes.
• Cargas dinámicas: exactamente lo contrario de lo anterior. Imagine una ráfaga vertical de ala golpeando repentinamente el ala. La carga adicional se aplicará por un corto tiempo y luego desaparecerá. Esto da como resultado una gran cantidad de tensiones adicionales por parte de la estructura, así como una respuesta dinámica que debe analizarse en detalle para asegurarse de que no se produzcan inestabilidades aeroelásticas (la estructura y la aerodinámica interactúan de una manera que excita las oscilaciones de las alas). en lugar de ser amortiguado).

Entonces, esto es lo que debe hacer: toma la peor combinación de cargas estáticas y dinámicas que estadísticamente es probable que suceda no más de 3 veces durante el servicio (lea el lado a continuación si desea saber más sobre esto). Esa es su carga límite allí mismo. Ahora multiplica eso por 1.5, para tener en cuenta las incertidumbres en la resistencia estructural, en los cálculos de tensión y la mala suerte en general. Esa es tu carga final . Ahora diseña su estructura para que falle antes de esa carga.

Así de fuerte debe ser tu ala, que es bastante fuerte.

En una nota al margen: la “probabilidad estadística” es muy importante. En el sector aeroespacial (especialmente en la aviación civil) el peso es dinero. No creo que las alas de cualquier avión moderno puedan soportar una ráfaga vertical en el peor de los casos y una maniobra de 2.5 g sin romperse. Es tan poco probable que ocurra estadísticamente que simplemente no diseñamos para eso … Feliz vuelo 🙂

Answer 2

¿Qué tan fuerte es un ala de un avión con un motor colgando?

Dejaré que las otras buenas respuestas se defiendan por sí mismas, pero quiero agregar solo una cosa de la cual OP podría no estar al tanto:

No se trata solo de los motores que cuelgan del ala (en un avión de pasajeros, presumiblemente, con motores en pilares en pilones debajo de las alas);

Es todo el fuselaje (y el peso del resto del avión también).

Cuando un avión está en el suelo, sí, parece que el fuselaje está asentado sólidamente en su tren de aterrizaje, y los motores están colgando allí inútilmente. Pero ese es el aspecto de vuelo con menos estrés.

Las alas deben estar construidas para proporcionar suficiente elevación para soportar todo el peso de la aeronave, en vuelo. Es el ascensor de las alas lo que mantiene todo el avión en el aire.

Comparado con eso, el peso de los motores, incluso los enormes, no es más que una pequeña fracción. Las alas pueden transportarlos fácilmente.

Answer 3

Por lo general, las alas están diseñadas para la carga máxima, como lo describe Carlo Alberto Socci. Pero Boeing de alguna manera diseñó las alas 767 para ser mucho más fuertes. Mi jefe anterior pudo ver esa prueba de ala. Querían ver qué carga se necesitaría para romper las alas, al igual que en el video 777 del usuario 12429963124387570259. Mucho después de que las 767 alas pasaron Ultimate Load, el accesorio de prueba se rompió. Boeing no tuvo tiempo de rediseñar y reconstruir el accesorio para encontrar la verdadera carga de ruptura del ala, por lo que utilizaron la carga de ruptura del accesorio como la Fuerza máxima del ala.

Answer 4

¿Que tan fuerte? Excepcionalmente fuerte.

¿Creería que los motores están unidos al ala con solo unos pocos pernos muy grandes? Esta es una función de diseño que permite que el motor se rompa después de una falla catastrófica del motor.

Además de las tensiones del peso del motor, el ala puede absorber tensiones increíbles causadas por turbulencias severas. Turbulance tan grande que causaría lesiones graves a cualquier persona a bordo.

Durante un aterrizaje duro que compromete estructuralmente, el daño estructural al ala resultaría del empuje del tren de aterrizaje principal a través del ala. No, como muchos creen, hacer que el ala se rompa.

Answer 5

La deflexión de las alas se prueba hasta su destrucción antes de la certificación: es increíblemente fuerte, lo suficiente como para proporcionar un amplio margen de seguridad sobre las tensiones previstas en el peor de los casos.

Vea una prueba típica a continuación:

Answer 6

Tener el motor en el ala realmente ayuda, al usar ese peso para compensar las fuerzas de elevación generadas por el ala. El ala tiene que levantar el peso de todos modos, pero ayuda a tener algo de ese peso unido al ala, fuera del fuselaje. El combustible almacenado en el ala ayuda de la misma manera.

Answer 7

Ese es el 787. Tiene un ala extrema, así que créeme, las alas pueden soportar el peso

Answer 8

Un ala está diseñada para contener hasta 2 1/2 veces el peso total de vuelo de un avión, por lo que un motor, incluso 2 o 3 en un ala es relativamente insignificante.