¿Por qué el B-52 es un avión de ala alta mientras que el Boeing 747 es de ala baja?

Answer 1

Gracias por el A2A! No me importa tener que investigar un poco para confirmar (o refutar) cualquier respuesta de primera impresión que se me ocurra en un tema de este tipo.

Aquí hay un gráfico excelente de la Historia de los aviones Jets Aeropuertos Aerolíneas Vuelo y aeroespacial que muestra todo el árbol genealógico del avión de pasajeros Boeing:

¿Te das cuenta de lo que todos tienen en común? Cada uno de ellos tiene una disposición de motor de ala baja y bajo. No pude encontrar una ilustración comparable de su avión de la era de la hélice, pero una vez que salieron del negocio de los biplanos, estoy razonablemente seguro de que el único avión que construyó Boeing que no era un diseño de ala media (como el B-17 y bombarderos B-29) fue el barco volador “Clipper” Modelo 314 de ala alta:

Curiosamente, las alas y las góndolas del motor se derivaron de su diseño de bombardero B-15 de ala media, pero se montaron más alto para mantener los puntales fuera del agua (más sobre la ventaja general de elevación de las alas altas en breve):

Estoy ofreciendo estos antecedentes simplemente para mostrar que el B-52 Stratofortress y su hermano un poco mayor, el B-47 Stratojet (abajo), fueron y siguen siendo esencialmente ejemplos de una divergencia temporal de los enfoques históricos de Boeing para el diseño de aeronaves, emprendidos para cumplir requisitos militares muy específicos que utilizan la tecnología disponible en el momento en que se pusieron en producción.

Parece bastante obvio que Boeing se comprometió con una configuración de ala alta para su bombardero de reacción pesado desde el principio; crearon dos prototipos diferentes “B-52” (XB-52 e YB-52). Este último no fue el ganador (y se veía bastante extraño, como se muestra a continuación, más como una versión de un bombardero de la Segunda Guerra Mundial que un diseño futurista que ayuda a lanzar la Era del Jet), pero puedes ver el parecido entre él y el B -52 como se vuela hoy:

(Punta del sombrero para Cameron Fraser por captar mi inclusión accidental de una imagen falsa YB-52: este es el verdadero negocio).

La envergadura del B-52 es de 185 pies … más ancho que cualquier otro avión Boeing, excepto el 777 (200 pies) y el 747 (196 pies). Necesitaban mucha superficie de ala para exprimir la mayor elevación posible del diseño, y necesitaban ocho motores porque los turborreactores Pratt & Whitney J57-P-1W originales de la aeronave solo podían proporcionar aproximadamente 10,000 libras de empuje cada uno, impulsables a 11,000 con inyección de agua (Los actuales TF33 de P&W funcionan bastante mejor: aproximadamente 17,000 libras de empuje cada uno).

Si observa de cerca la imagen a continuación, puede ver dos características que juntas explican por qué el diseño de ala alta era necesario para hacer que el B-52 se transportara mucho en una larga distancia:

Los motores, los ocho, se acercan bastante al suelo cuando las alas están llenas de combustible … y eso es con las alas montadas en lo alto. La parte inferior del compartimento del motor externo a cada lado cuelga lo suficientemente bajo como para tener que agacharse para caminar debajo de él, y eso es con motores con un diámetro de solo 4 1/2 pies. Básicamente, Boeing necesitaba los mejores motores disponibles (muchos de ellos) para que el avión despegara, pero incluso los motores a reacción de diámetro relativamente pequeño de ese día no podrían haberse acuñado de manera segura bajo un ala baja, o incluso a mediados -ala.

Esto me lleva a la otra razón principal por la cual las alas tuvieron que estar unidas lo más alto posible. La altura vertical de la aeronave desde el suelo hasta su “columna vertebral” es un poco menos de 18 pies; las puntas de las alas pueden caer hasta unos 4 1/2 pies sobre el suelo, por lo que los pequeños puntales del tren de aterrizaje “estabilizadores” están cerca del final de las alas.

Encontré una gran foto-ilustración que un entusiasta de la aviación creó para un hipotético “B-52K” reacondicionado con grandes motores turbofan de alto bypass Rolls Royce que muestra las implicaciones de las limitaciones de la distancia al suelo mejor que las palabras:

Un avión configurado de esta manera arrastraría una góndola del motor al tocar tierra casi siempre, según la flexión normal del ala. (OBTW, hay un hilo interesante de Quora en este punto: Boeing B-52 Stratofortress: ¿podría el B-52 ser alimentado por cuatro motores modernos (como el GE90 en el B777)?)

Cada pocos años, las personas plantean la posibilidad de encontrar una forma de poner en marcha centrales eléctricas bajo las alas del B-52 solo para llevarlo al siglo XXI en términos de eficiencia de combustible y rendimiento. (http://www.acq.osd.mil/dsb/repor…) Un sitio web de aviación militar ofreció la siguiente observación sobre esta noción a principios de 2015:

“Un candidato para el reenganche de los B-52 es el Pratt & Whitney PW2000, también conocido como el motor F117 en lenguaje DoD. Este es el mismo motor que vuela en el C-17 y el 757 y Pratt & Whitney supuestamente ha puesto opciones avanzadas que mantendrían al B-52 como un avión de ocho motores mediante el uso de una góndola especial que aloja dos PW2000 montados en un solo pilón. Esto también ayudaría con la capacidad de control del motor en comparación con la configuración de cuatro motores “. (Una vez más, la USAF está buscando rediseñar su flota B-52).

En otras palabras, es deseable, y existen soluciones técnicas (teóricamente) posibles, pero incluso con el diseño de ala alta sería difícil instalar motores de turboventilador modernos en el fuselaje existente.

En pocas palabras: simplemente no hay tanto espacio para jugar debajo de esas alas grandes y bajas. Si el diseño original no se hubiera configurado tal como está, probablemente no podrían haberlo hecho funcionar en primer lugar. Si los motores hubieran quedado enterrados en las alas, como fue el caso del DeHavilland DH-106 Comet (ver más abajo), no habría sido capaz de tener casi la capacidad de combustible, lo que significa “rango operativo”, ya que terminó con.

Answer 2

Hay 2 razones muy fundamentales por las cuales. Uno, que se ha cubierto bien, es su ala larga, delgada y flexible. Este diseño permite una excelente eficiencia de combustible, permitiendo que el BUFF tenga el rango y la resistencia superiores requeridos en un bombardero estratégico. También pesa menos que un ala más rígida, lo que permite una eficiencia adicional o más combustible y / o más bombas. Como compensación, el ala debe montarse en la parte superior para evitar golpes del motor y la punta del ala al aterrizar. Sin embargo, hay algunos beneficios prácticos, ya que el espacio libre adicional permite un acceso más fácil a cosas como bahías de bombas, pilones debajo del ala y vainas del motor para mantenimiento.

La segunda, y con mucho la razón más fundamental de que el BUFF es de ala alta, es que es un bombardero. Las bombas salen del fondo del avión. En general, los largueros del ala atraviesan toda la envergadura del avión, incluso a través del fuselaje, formando una gran pieza de ala. Imagine que el resto del avión cuelga del ala en lugar de que dos alas se atasquen a los lados. Si el ala estuviera montada en la parte baja o media, entonces toda la parte del fuselaje ocupado por el ala sería inútil para almacenar y lanzar bombas, lo que obviamente es algo muy indeseable en un bombardero. Tenga en cuenta que los diseños posteriores, como el B-1, B-2, Avro Vulcan, etc., resuelven este problema con un ala y un cuerpo combinados, lo que lo convierte en un jet general más eficiente con mayor capacidad, todo lo demás es igual. Sin embargo, tales diseños requieren mucho más trabajo de diseño y son más difíciles de fabricar, lo que se traduce en un costo mucho más alto. Teniendo en cuenta para qué se construyó el BUFF, el diseño que ves fue una muy buena elección, por lo que el tipo sigue siendo un caballo de batalla confiable más de 60 años después de su diseño.

Answer 3

Creo que es bastante simple.

El B-52 fue diseñado para lanzar bombas.
Por lo tanto, la bahía de bombas debe estar en la parte inferior de la aeronave, para que las bombas puedan caerse de la aeronave.

Ok hasta ahora?

Las alas pueden hacerse más fuertes, más fáciles y menos costosas, haciendo que los largueros de las alas corran de un extremo al otro, de punta a punta.

En un bombardero, no pueden hacerlo con un bombardero de ala baja con una bahía de bombas. La bahía de bombas está en el camino. Por lo tanto, es más fácil, menos costoso y mejor tener un avión de ala alta.

En aviones de pasajeros, lo contrario, alas bajas, es mejor. Deja el compartimento de pasajeros solo, libre de intrusiones de adelante hacia atrás. Además, el acceso al motor para verificaciones y mantenimiento es más fácil y menos costoso si el motor está cerca del suelo.

Answer 4

Las alas B52 son mucho más aerodinámicas que las B747.

Esto se debe en parte a que son mucho más anchos que los aviones comerciales del mismo período (incluso más anchos que el avión comercial actual del mismo tamaño).

Un ala más ancha produce desafíos significativos al aterrizar en vientos cruzados.

Llegaría a la conclusión de que alas tan anchas serían imposibles (en ese entonces) a menos que estuvieran montadas en alto.

Incluso con el montaje alto, el B52 todavía necesita una configuración especial e inusual en la que todas las ruedas del tren de aterrizaje giren junto con la delantera, lo que permite que el B52 aterrice de lado para enfrentar vientos cruzados, sin tener que chocar contra el viento. el viento y compensar con timón para seguir apuntando hacia adelante durante el aterrizaje).

Toda esta sofisticación le da al B52 una gama increíble para un avión con 8 motores turborreactores relativamente ineficientes.

Y esto cuesta en mantenimiento. No tanto como el sigilo del B2 o el costo del ala móvil del B1, pero cuesta MUCHO frente a un B747 o B707 del mismo período de mantenimiento.

El techo de servicio B52 es de 50000 pies. Tan alto como los aviones de negocios de más alto rendimiento. El 747 mide 45000 pies, y la mayoría de los aviones comerciales alcanzan los 43000 pies o menos. Este es el resultado de las excelentes alas que tiene.

Answer 5

Una gran razón, con un ala alta, puede colocar un compartimiento de bomba GRANDE directamente debajo del ala, y usar un larguero largo y sólido que atraviese el fuselaje, aliviando en gran medida los problemas de diseño estructural y causando menos cambios de ajuste necesarios cuando lanzando bombas En aviones como el B-17, utilizaban un ala baja y tenía que haber dos largueros de ala, uno delantero y otro trasero, con una bahía de bombas bastante pequeña en el medio. Aviones como el B-47, B-52 y B-36 tenían alas altas y, por lo tanto, tenían bahías de bombas mucho más grandes e ininterrumpidas.

En los aviones de pasajeros no es demasiado difícil mantener cruzado un larguero, simplemente se entromete en el compartimento de carga inferior.

Answer 6

Estos dos diseños de las alas en el fuselaje tienen sus ventajas y sus inconvenientes. Realmente depende del tipo y uso del avión.

Como avión civil, las alas montadas en la parte inferior del 747 garantizaban un mantenimiento más fácil. Además, no habría soportes estructurales dentro de la cabina del pasajero. En cambio, estas estructuras se encuentran dentro de la cabina de carga, cerca del tanque de combustible central de la aeronave. La mayoría de los aviones comerciales tienen alas montadas en la parte superior.

Una gran cantidad de aviones militares tiene alas montadas en la parte superior por diferentes razones, como mencionó Tom sobre la bahía de bombardeo en la B52 Stratofortress. En el C17 Globalmaster, el ala montada en la parte superior permitió que el avión despegara de superficies no pavimentadas como grava y hielo, por lo que es menos probable que los motores aspiren cosas del suelo.

Answer 7

Esta no es una respuesta directa a la pregunta de Quora, sino información complementaria. Los bombarderos B-17 y B-24 de la Segunda Guerra Mundial proporcionan ilustraciones de la ventaja del ala alta al diseñar una bahía de bombas. La bahía B-17 está ubicada entre la estructura de transporte delantera y trasera para el ala baja, las bahías B-24 (2, cada una del tamaño de la bahía B-17) están DEBAJO de la estructura de transporte. Aunque la capacidad de levantamiento de pesas era aproximadamente igual en los dos aviones, era mucho más fácil planificar una carga de bombardeo para el -24 debido al mayor espacio.

Answer 8

Son dos aviones diferentes, diseñados para diferentes propósitos. Uno es un bombardero militar y el otro es un avión de pasajeros.

Las alas altas ofrecen una visibilidad mucho mejor en vuelo. Cuando se introdujo el B-52, no teníamos radares y equipos sofisticados para lanzar bombas con precisión y encontrar aviones enemigos que pudieran ser una amenaza. Entonces, un par de ojos que siempre miraban a su alrededor era importante. Tener un ala baja con motores habría obstruido mucho. Además, los aviones militares requieren una cantidad suficiente de distancia al suelo ya que la maquinaria y el equipo pesado deben moverse por aquí y por allá, a veces en un espacio muy confinado. Como otros han dicho, el B-52 tiene una bahía de bombas que debe cargarse y descargarse, lo que un ala baja no permitiría.

B-52 también tiene la capacidad de transportar misiles en sus alas. Esto es posible debido a su configuración de ala alta.

B-52 cargado de misiles.

Boeing 747, por otro lado, no requiere ninguno de esos requisitos del B-52. Una configuración de ala alta para el 747 habría sido mucho más costosa. Los motores del 747 son más pesados ​​que los del B-52 y también tiene una envergadura más grande. Esto hubiera significado que si fuera un extremo alto, el ala tiene que ser mucho más fuerte en términos de estructura. El B-52 tenía otras formas de cortar la masa, como las versiones anteriores tenían alerones pequeños y los modelos posteriores tenían alerones reemplazados por alerones, lo que hacía que fuera un avión muy difícil de mover. El 747, por otro lado, tuvo que hacerse un avión mucho más controlable para que sea más fácil tanto para los pasajeros como para los pilotos. Por lo tanto, una reducción de las superficies de control para dar un ala alta no fue la mejor de las ideas.

Gracias por preguntar.

Answer 9

Fácil … es así que el larguero principal del ala corre por encima de la bahía de bombas en lugar de por el medio.

El mismo trato con el bombardero Lancaster en la Segunda Guerra Mundial

Elevar el larguero del ala permite una bahía de bombas realmente enorme

Lo que permite bombas masivas individualmente. Si el Lancaster era de ala baja o media, necesitarías dividir la bahía de bombas como el B29

No afecta enormemente el peso total de las bombas transportadas, pero limita el tamaño máximo de las bombas individuales. Las primeras armas nucleares son grandes: ver Dr. Strangelove (sonríe)

Answer 10

Una de las grandes ventajas del ala alta es el hecho de que puede usar (o al menos sobrevivir) pistas sin pavimentar. Las alas altas tienen más probabilidades de despejar obstáculos y si el avión tiene motores a reacción es menos probable que aspire cualquier objeto suelto. Sería difícil encontrar un transporte militar con alas bajas. Americano, ruso o de otro tipo.

Pero para el uso civil (eso es más o menos una pista de concreto garantizada) es incómodo ya que aumentan los niveles de ruido en la cabina.

Answer 11

Es la bahía de armas.

Necesitas enormes soportes estructurales para llevar todas esas armas.

El B-52H es un ala alta. ver la respuesta de Charles Fletcher.

El B-1B es un ala combinada:

y el B-2A es todo ala, pero los soportes estructurales están sobre la columna vertebral:

Answer 12

La pregunta probablemente esté mejor redactada como por qué el ala alta B47 y el ala baja B707 fueron los predecesores. Veamos qué llevó al B707:

Boeing 367-80 – Wikipedia

La respuesta es probablemente diez o quince años de avance técnico.

El B52 fue concebido originalmente como un turbopropulsor. Ir por turbojets fue un gran salto de fe. Si el B52 se hubiera diseñado en 1970, probablemente habrían sido cuatro turbofans en lugar de ocho turbojets y los diseñadores habrían permitido que las góndolas estuvieran más cerca del ala. Intentar hacer que el ala baja B52 representara un gran desafío para el diseñador del tren de rodaje y para un turbopropulsor, un ala alta es una obviedad para el despeje de la hélice. Comparar con los pantalones cortos Belfast.

El B52 también estaba operando en un régimen antes del desarrollo de las pistas modernas. El B747 es en realidad mucho más grande y más pesado MTOW 320 T frente a 220 T para B52. El B747-400 está más cerca de 450 T

Realmente no son comparables.

Answer 13

Las alas son apoyadas por uno o más largueros que atraviesan el fuselaje de un avión.

El montaje superior de las alas en el B-52 permite una bahía de bomba sin obstáculos.

B-52 bomb bay – Búsqueda de Google

El 747 por otro lado si para transportar pasajeros y carga. El ala montada en la parte inferior permite un compartimiento de pasajeros sin obstáculos y trenes de aterrizaje más cortos montados en el ala que proporcionan una mayor estabilidad.

Answer 14

El b-52 tiene un perfil de ala alto porque arroja bombas desde su gran barriga. Cuando se abre la bahía de bombas, el elevador cambia tanto que un perfil de ala baja interferiría con la capacidad de control de los aviones, por lo tanto, es la precisión del bombardeo de alfombra. No es que tengas que ser tan exacto con esa misión.

Answer 15

Un poco difícil de poner en una bahía de bombas en un avión de ala baja. La raíz del ala se interpone en el camino.

Para un avión de pasajeros grande, no es práctico para un ala alta que impactaría significativamente el asiento del pasajero. La raíz del ala se interpone en el camino.