Почему нижняя часть носа самолета загнута вверх?

Расположение кончика носа в центре дает наилучшее сочетание аэродинамических характеристик, веса и внутреннего объема. Если вы переместите наконечник вниз, наклон над ним будет либо круче, что приведет к большему сопротивлению, либо длиннее, что приведет к большей длине и, следовательно, весу; или вы не удлиняете плоскость, но тогда более длинная наклонная часть будет обеспечивать меньший внутренний объем. Только окна кабины, которые должны быть на наклонной части, смещают нос немного вниз, к центру поперечного сечения непосредственно перед кабиной.

Автомобили разные. Для автомобиля вам нужна плоская нижняя поверхность, потому что вы не хотите толкать и сжимать воздух в зазоре между автомобилем и землей. Но у самолета есть воздух со всех сторон, и для него наиболее эффективно выталкивать воздух одинаково во все стороны, поэтому лучше всего подходит круговая симметричная форма.

Также обратите внимание, что лифт — это еще одна вещь. Для подъемной силы требуется острая задняя кромка с наклоном вниз.

Носовая часть самолета должна удовлетворять ряду требований, некоторые из которых противоречивы, например

• Форма носа должна обеспечивать наименьшее сопротивление.
• Пилоты должны иметь хороший обзор
• В нем должен разместиться метеорологический радар и связанная с ним авионика.
• Шум в кабине должен быть минимальным.

Например, аэродинамическая конструкция Concorde означала, что носовая часть самолета должна была опускаться во время взлета/посадки для обеспечения хорошей видимости пилоту.

Для самолетов, летающих в околозвуковом режиме, одной из лучших форм носовой части с аэродинамической точки зрения было бы иметь симметричное тело эволюции, основанное на серии кривых Хаака.

^{« Серия Хаака для носового конуса » Андерсенмана — создана с помощью Gnuplot с использованием формулы серии Хаака и набора входных значений для C, относящихся к статье. Значения: 0, 0,333, 0,667, 1 и 1,333.. Лицензия CC0 через Commons .}

Однако из-за того, что кабина находится в верхней части носовой части, такое расположение усложняет окна кабины (они должны быть изогнуты как минимум в двух осях), если пилоту нужен хороший обзор. В результате центр носа обычно смещается вниз.

Это причина общего профиля, наблюдаемого в носовой части самолетов.

Однако недостатком этого профиля является высокое давление в области лобового стекла по сравнению с плоским профилем.

^{Источник: АГАРД ЛС-67, Бумага-4}

Основная проблема с (двойным) изогнутым ветровым стеклом кабины пилотов заключается в необходимости более жесткого контроля качества и связанных с этим затратах. Однако в 787 Boeing добился непрерывного изменения поверхности.

^{Источник: www.airlines.net}

Следует отметить, что аэродинамика является лишь одним из критериев конструкции носовой части. Например, для А350 была предложена носовая часть с профилем, аналогичным таковому у 787. Однако позже он был изменен с учетом других соображений.

^{Источник: www.airlines.net}

По словам Дидье Эврара, исполнительного вице-президента программы A350,

В носовой части был достигнут ряд компромиссов, что позволило нам максимально увеличить объем кабины и отсека авионики, оптимизировав аэродинамику и расположение передней стойки шасси.

^{« Нос A350xwb 2009B » Луиса Э. Контрераса. Под лицензией CC BY-SA 3.0 через Commons .}

Hawker Siddeley Nimrod из RAF делает это.

Источник: Викимедиа

Но только потому, что это противолодочный самолет; его радар предназначен для наведения на море, а не на воздух. Конечно, вы все еще можете разместить метеорологический радар в носовой части, направленной вниз, но это будет пустой тратой места и техники. Коммерческие самолеты стремятся к эффективности, и в этом случае с точки зрения сбалансированной аэродинамики и размещения приборов более целесообразно, чтобы нос реактивного лайнера изгибался как вверх, так и вниз.

Также взгляните на другой вид:

Источник: www.airlines.net

Куда бы вы положили багаж?

Просто чтобы добавить к другим ответам, фюзеляж с равномерным наклоном сверху и снизу в передней части самолета будет создавать подъемную силу и сопротивление примерно одинаково в направлении сверху и снизу, что делает фюзеляж аэродинамически нейтральным, как упоминал Билл Оер в комментариях.

Если бы вы сконструировали фюзеляж, как у автомобиля, изображенного ниже, прижимная сила, создаваемая верхней частью фюзеляжа, толкала бы весь узел вниз — это желательно для дорожных транспортных средств, поскольку чем больше они стоят на дороге, тем лучше. Однако для самолетов баланс является ключевым: