Почему топливные баки расположены в крыльях?

Несколько преимуществ:

1. Конструкции крыла полые и объемные, чтобы обеспечить жесткость конструкции против флаттера и выдерживать полетные нагрузки. Это обеспечивает пространство, необходимое для хранения топлива.
2. На обычном самолете размещение топливных баков в крыльях приводит к тому, что масса топлива размещается очень близко к центру подъемной силы или на нем. Это значительно уменьшает смещение ЦТ во время полета и уменьшает размер и вес хвостового оперения для поддержания стабильного полета. Это также уменьшает смещения ЦТ из-за выплескивания топлива внутри баков из-за ограниченных ограничений продольного перемещения топлива в баках.
3. В случае аварийной посадки наличие топлива в крыльях удерживает его от попадания в кабину и пассажиров, что снижает риск возгорания кабины.
4. Вес топлива снижает момент нагрузки на корни крыла, уменьшая вес конструкции, необходимой для поддержки самолета во время полета.
5. Топливо, хранящееся в крыльях, частично или полностью исключает хранение топлива в фюзеляже, оставляя больше места для пассажиров и груза.

Недостатки:

1) Выплескивание топлива из баков в сторону в результате турбулентности или нескоординированного полета может привести к боковому смещению веса и потенциальной боковой нестабильности. При малом количестве топлива и при длительном нескоординированном полете существует вероятность того, что двигатель может страдать от нехватки топлива просто потому, что топливо вытекло из отстойников в баках. питающие бункеры питаются из основных баков, из которых двигатель подает воду.

2) На самолетах, использующих топливную систему с сифонной подачей, таких как самолеты с низкорасположенным крылом, топливо не может быть равномерно слито из обоих баков одновременно. Это особая проблема для самолетов с одним двигателем, где отдельные топливные системы не предназначены для конкретного двигателя. В таких случаях двигатель будет питаться либо от левого бака, либо от правого бака, и это контролируется с помощью клапана выбора топлива в кабине. На самолетах, не оборудованных автоматическими системами управления подачей топлива, подачу топлива в двигатель необходимо выбирать вручную. Необходимо соблюдать осторожность и периодически чередовать подачу топлива из обоих баков, чтобы предотвратить поперечный дисбаланс и количество топлива. Кроме того, этот график переключения топливных баков, если его игнорировать достаточно долго, потенциально может привести к нехватке топлива в двигателе и вынужденной посадке. Это особенно проблематично для легких однодвигательных самолетов с низкорасположенным крылом, таких как Piper PA-28 или Cirrus SR-2X, особенно если пилот недавно перешел на этот самолет после полета на высокоплане, который использует систему подачи топлива под действием силы тяжести и позволяет двигатель для питания от обоих баков сразу. Более крупные одномоторные самолеты, такие как TBM, имеют автоматические системы переключения топливных баков для решения этой проблемы. Большие многодвигательные реактивные самолеты имеют специальные системы управления подачей топлива, которые решают эти проблемы. Более крупные одномоторные самолеты, такие как TBM, имеют автоматические системы переключения топливных баков для решения этой проблемы. Большие многодвигательные реактивные самолеты имеют специальные системы управления подачей топлива, которые решают эти проблемы. Более крупные одномоторные самолеты, такие как TBM, имеют автоматические системы переключения топливных баков для решения этой проблемы. Большие многодвигательные реактивные самолеты имеют специальные системы управления подачей топлива, которые решают эти проблемы.

Я понимаю, что вы говорите, но вы что-то упускаете из виду в своей логике. Вы смотрите на самолет, стоящий на земле, где колеса находятся рядом с фюзеляжем, а большая часть крыльев несут собственный вес, что создает нагрузку на конструкцию.

Подумайте об одном в полете. Теперь вся подъемная сила исходит от крыльев, представьте себе самолет, подвешенный на паре десятков (миллиардов) тросов, разбросанных по поверхности крыла. Теперь фюзеляж лежит мертвым грузом, а напряжение в конструкции возникает из-за несущего фюзеляжа.

Таким образом, когда вы добавляете вес к крыльям равномерно, это добавляет практически нулевую структурную нагрузку на крылья. То, что поднимается, находится внутри источника подъема . Так что с точки зрения структурной нагрузки это ерунда: это не имеет значения.

В то время как, если вы добавите больше баков в фюзеляж, это нормально на земле, но это создаст огромные нагрузки на крылья в полете, эффективно уменьшая практическую грузоподъемность.

Нагрузка на крылья от сидения на земле гораздо меньше беспокоит конструкторов, чем нагрузка в полете.

См. также « Нулевой вес топлива ».

дополнительный вес увеличивает структурную нагрузку, воздействующую на крылья различные гравитационные силы и изгибы крыльев между полными и пустыми баками приводят к повторяющимся нагрузкам, сокращающим срок службы самолета

В результате эффекта подъемной силы (и уменьшения потребности в нем по мере того, как самолет становится легче) на самом деле верно обратное, см. здесь

повышенный риск катастрофического повреждения крыльев в случае воспламенения топлива в полете

В отличие от более высокого риска катастрофического повреждения салона в случае воспламенения топлива в полете?

Предполагая невзрывное воспламенение с топливом в крыльях, вы можете принять меры, чтобы слить топливо. Однако, если у вас начался пожар в основном фюзеляже, у вас больше шансов, что огонь выведет из строя экипаж, прежде чем они успеют предпринять шаги. Или повреждение авионики, гермокабины и т. д.

может быть, выше риск пожара, когда молния ударяет в крыло?

Кончики крыльев являются одним из мест на самолете, которые более подвержены ударам молнии, и вероятность возгорания топлива существует, но предпринимаются шаги, чтобы противостоять этому, и в подавляющем большинстве случаев молния наносит очень небольшой ущерб .

Все просто: в этих крыльях много свободного места, и много свободного места нужно для топлива.

Создание места для топлива в другом месте сделало бы весь самолет больше и тяжелее, поэтому в этом мало смысла.

И дело не только в крыльях, многие самолеты также несут топливо в вертикальном стабилизаторе.

Наряду с другими ответами, я укажу на большинство недавних случаев, когда взорвался топливный бак самолета, замешан был центральный бак, который находится в фюзеляже. Есть две причины:

Во-первых, фюзеляжный бак расположен ниже двигателей и требует насосов для подъема топлива. Отказы электрических насосов привели к взрывам . Это также означает, что отказ насоса приводит к непригодному к использованию топливу, в то время как крыльевые баки могут естественным образом питать двигатели под действием силы тяжести.

Во-вторых, баки фюзеляжа находятся ближе к источникам тепла. Это стало причиной аварии рейса 800 TWA , когда тепло от расположенного поблизости оборудования для кондиционирования воздуха привело к воспламенению паров в топливных баках. Напротив, бортовые баки естественным образом охлаждаются воздушным потоком и менее подвержены образованию таких взрывоопасных паров.

• дополнительный вес увеличивает структурную нагрузку на крылья

Только когда самолет на земле. Когда он находится в воздухе, он уменьшает нагрузку на крылья, потому что их подъемная сила уравновешивает вес.

• различные гравитационные силы и изгиб крыльев между полными и пустыми баками приводят к повторяющимся напряжениям, сокращающим срок службы самолета.

Из расчета один цикл за полет. И крылья уже проходят через цикл стресса один раз за полет (сгибаются вниз, когда самолет находится на земле, и поднимаются, когда он в воздухе).

• повышенный риск катастрофического повреждения крыльев в случае воспламенения топлива в полете

Топливные баки, загорающиеся в полете, катастрофичны, куда бы вы их ни поставили.

• повышенный риск возгорания при попадании молнии в крыло

Когда это было в последний раз? В списке авиакатастроф Википедии упоминается рейс 508 LANSA в 1971 году. Сейчас такие инциденты стали еще реже, потому что топливные баки оснащены системами инертизации. Первоначально это было рекомендовано после крушения рейса 214 Pan Am в 1963 году, но потребовалось много времени, чтобы это действительно произошло.

Больший вес на крыльях на самом деле хорош, так как он делает самолет более сбалансированным и более устойчивым к ненужным отклонениям во время турбулентности или ветрового потока, как человек, идущий по натянутой веревке, несущий горизонтальный стержень (перекладину) для балансировки. Проверьте радиус Gyration в механике.

Другой причины нет. Двигатель прикреплен к крылу, и они пытаются сконструировать топливный бак для топлива двигателя. На торсе нет места. Так делают дырку в крыльях.

Почему топливные баки расположены в крыльях?

Потому что пассажирам или их багажу сложно разместиться в крыльях.