Что увеличивает вес двухдвигательного самолета? Хвостовые двигатели или крыловые двигатели?

Допустим, у нас есть большой коммерческий самолет с ровно двумя двигателями, способный вместить не менее 200 пассажиров.

Это может быть традиционный реактивный самолет, такой как Boeing 777 , где оба двигателя находятся в крыле. А может быть как у МД-90 с обоими двигателями в хвосте.

Мой вопрос в том, какая конфигурация добавляет больше веса? С двигателями на крыльях мы должны добавить пилоны и усилить крыло, чтобы оно сопротивлялось изгибу, особенно на земле. С двигателями в хвосте мы должны добавить вес, чтобы усилить Т-образное оперение. Возможно, в задней части фюзеляжа есть дополнительный вес для поддержки двигателей, но я не уверен.

Могут быть и другие дополнения к весу, о которых я не знаю. В конечном итоге я хочу знать, какой конфиг требует большего веса.

Примечание: я не спрашиваю, что лучше. Для лучшего потребуется более одного фактора. Этот вопрос касается только одного фактора - веса.

Большее боковое расстояние от центра тяжести большинства двигателей, установленных на крыле, по сравнению с двигателем, установленным на хвосте (рассмотрите сценарии отсутствия двигателя), означает, что потребуется определенное более высокое значение конструкции как для большей асимметрии тяги, так и для большего контроля, особенно на руле направления. .
Я не понимаю, как можно было бы ответить на это. Размещение двигателя определяется на ранней стадии цикла проектирования в соответствии с критериями, отличными от веса, и будет иметь последствия не только для опор двигателя. Как же тогда вырваться из веса, который обусловлен исключительно местонахождением двигателя?
@ReddHerring How would one then break out the weight that is solely due to the whereabouts of the engine?Мне кажется довольно простым. Все, что вам нужно сделать, это задать вопрос, а что там такого, что не нужно было бы в противоположном конфиге? Я не вижу проблемы. Пилоны — отличный пример. Может быть, есть много крошечных компонентов, специфичных для конфигурации, и список будет огромным? Если да, то мне не нужен исчерпывающий список. Я подозреваю, что все основные факторы веса в любом случае связаны со структурой и, возможно, связаны с двигателем, например, с размером и размещением генератора.
Другой способ, теоретически, состоит в том, чтобы найти два примера двухдвигательных реактивных двигателей с одинаковым количеством пассажиров, но один с крыльевыми двигателями, а другой с хвостовыми двигателями. Но они должны быть разработаны в ту же эпоху, иначе один из них, вероятно, будет использовать более легкие компоненты. Я не смог найти ни одного примера по этому критерию.
@ DrZ214 Ну, тогда все просто. Спроектируйте полный планер на основе одного варианта расположения двигателя, а затем сделайте то же самое с другим расположением. Кто бы это сделал?

Ответы (1)

Хвостовые двигатели добавляют больше веса. Размещение двигателей в гондолах под крылом снижает изгибающий момент в полете, что позволяет использовать более легкую конструкцию корневой части крыла. Размещение их в хвосте требует локальной мощной конструкции каркаса.

Обратите внимание, что направленный вверх изгибающий момент в полете является предельным конструктивным фактором:

  • В полете весь вес самолета умножается на предельную перегрузку 3,5, и это изгибающий момент, уменьшенный весом двигателей, установленных на крыле.
  • На земле шасси поддерживает вес самолета при коэффициенте перегрузки 1 с меньшим плечом момента. Намного меньше предельной нагрузки на изгиб.
  • При приземлении пружина/демпферы имеют такие размеры, чтобы изгибающий момент при максимальной скорости погружения был ниже предельного расчетного изгибающего момента.

Торенбек 1 упоминает по этому поводу следующее:

Пустой вес. Необходимо учитывать следующие факторы:

  • Уменьшение веса конструкции крыла возможно при использовании двигателей, установленных на крыле, за счет влияния разгрузки массы на изгибающий момент на внутреннем крыле.
  • Двигатели, расположенные слишком далеко за бортом, увеличивают ударные нагрузки при посадке и требуют большого вертикального оперения.
  • Двигатели в задней части фюзеляжа требуют локального «усиления» и приводят к потере полезного пространства в хвостовой части, что приводит к увеличению веса конструкции и увеличению фюзеляжа при той же полезной нагрузке.
  • Различия в весе оперения зависят от различных факторов, которые не позволяют сделать общий вывод.

Подводя итоги, можно без особого акцента сказать, что масса пустого компоновки типа CaraveIle, как правило, будет на 2-4% больше, чем у сопоставимой конструкции с двигателями на крыле.

Как упоминалось в этом ответе , во время проектирования B737 у Boeing было два конкурирующих проекта от разных команд, и победило крепление крыла. Для проверки порядка величины мы можем сравнить вес крыла и фюзеляжа в процентах от OEW для DC9 и B737-100. Вес групп крыла и фюзеляжа согласно таблице в этом ответе , OEW из Википедии:

введите описание изображения здесь

Так что действительно, если мы смотрим только на вес, конфигурация под крылом выигрывает. Конфигурация оперения компенсируется аэродинамическими плюсами, в основном за счет чистого крыла.

Обратите внимание, что эти соображения имели значение во время постройки DC9 с узкими двигателями того времени. У современного 200-местного самолета с ТРДД больше нет веских причин выбирать хвостовое оперение.

1 Э. Торенбек, Синтез конструкции дозвукового самолета

Placing the engines in pods underneath the wing relieves the bending moment in flight...Да, эту часть я понимаю, но я всегда думал, что когда самолет стоит на земле, изгибающий момент увеличивается (в отличие от крыла без двигателей), так что вам все равно придется добавлять конструкционный вес крыла. Кстати, не могли бы вы рассказать нам, кто такой Торенбек, и дать ссылку на этот исходный документ, чтобы мы могли точно увидеть, что это такое?
Это не просто изгибающий момент. Подкрыльные двигатели также действуют как антифлаттерные грузы (по этой причине они сдвинуты вперед). «Чистые» крылья часто имеют противовесы на передней кромке. С другой стороны, подкрыльные двигатели требуют более длинного и тяжелого шасси для конфигураций с низкорасположенным крылом.
Что увеличивает вес двухдвигательного самолета? Хвостовые двигатели или крыловые двигатели?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v