Почему у Boeing и Airbus совершенно разные конструкции носовой части?

Ответ на этот вопрос частично связан с корпоративной культурой и аэродинамикой.

Корпоративная культура и история заключаются в том, что Boeing всегда строил свои носы таким образом, и старшие инженеры имеют тенденцию возвращаться к конструкциям, которые они успешно использовали раньше. Если вы посмотрите на носовую часть Боинг-747 и носовую часть В-17, вы увидите некоторые отличительные черты, присущие всем основным самолетам Боинг. Это неудивительно, поскольку ведущий конструктор 747 Джо Саттер начал работать в компании Boeing над проектом 707 под руководством инженеров, проектировавших первые летающие форты. Airbus — более новая компания с другой корпоративной культурой. Они, как правило, в большей степени используют новые методы проектирования, такие как компьютерное моделирование CFD, и это приводит к немного более эффективным, но менее эстетичным конструкциям носа и крыла.

Научная сторона связана со скоростью, с которой летают современные авиалайнеры (около 0,85 маха). На этих скоростях самолет начинает сталкиваться с явлением, называемым «волновым сопротивлением», которое представляет собой постепенное нарастание сжимающих ударных волн вдоль крыльев и фюзеляжа по мере того, как самолет приближается к скорости звука. Эффект волнового сопротивления заключается в резком увеличении общего сопротивления, воздействующего на самолет, что увеличивает выходную мощность, требуемую от двигателей.

Существует несколько методов борьбы с волновым сопротивлением, первый из них — стреловидное крыло, характерное для транс- и сверхзвуковых самолетов со времен Второй мировой войны. Оптимальный угол стреловидности крыла определяется крейсерской скоростью самолета. Более поздним нововведением является трансзвуковое правило или правило площади «Уиткомба», которое гласит, что:

«Два самолета с одинаковым распределением площади поперечного сечения в продольном направлении имеют одинаковое волновое сопротивление, независимо от того, как эта площадь распределена в поперечном направлении».

Волновое сопротивление можно уменьшить, попытавшись максимально приблизить пропорции поперечного сечения самолета к пропорциям корпуса Sears-Haack (аэродинамически идеальная форма для сверхзвукового полета). Вот почему у самолетов Airbus более тупой нос. по этой же причине у A380 под корнями крыльев есть странные выпуклости. обе они представляют собой попытки приблизить поперечное сечение плоскостей к телу Сирса-Хаака.

Airbus и Boeing — не единственные производители самолетов, которые рассматривают форму носа как нечто, улучшающее их бренд. Посмотрите на планеры Schleicher (на левой картинке показан ASW-20) и сравните их заостренный нос с таковым у Schempp-Hirth , который заметно более тупой (на правой картинке показан Discus).

Чем короче нос, тем выше индуктивная скорость, но короче пограничный слой и меньше смачиваемая поверхность. Что лучше, зависит от конкретной ситуации потока.

Или возьмите форму купола планеров Glaser-Dirks , которые выделяются своей вытянутой формой, позволяющей даже ногам пилота купаться в солнечном свете (см. изображение DG-300 ниже). Это как фирменный знак.

Раздраженные инженеры Боинга сказали мне однажды, что они потратили три месяца на оптимизацию соединения хвостового оперения и фюзеляжа Боинга 767 только для того, чтобы их проект был отвергнут высшим руководством, потому что он был «слишком похож на Макдоннелл-Дуглас». Да, внешняя форма важна для руководства, чтобы выразить свой бренд.