Почему нет ни одного турбовентиляторного авиалайнера?

Чтобы летать коммерческими рейсами, конструкции авиалайнеров должны быть сертифицированы. В США это означает соблюдение Свода федеральных правил, Раздел 14, Подглава C, Часть 25 . В §25.901(c) говорится:

Для каждой силовой установки и вспомогательной силовой установки должно быть установлено, что ни один отдельный отказ, или неисправность, или вероятное сочетание отказов не будут угрожать безопасной эксплуатации самолета, за исключением того, что отказ конструктивных элементов не следует рассматривать, если вероятность такого отказа крайне удаленно.

Двигатели время от времени выходят из строя, поэтому должен быть второй блок, который может взять на себя управление в случае отказа первого. То же самое и с топливными насосами, инструментами и даже колесами: у каждого есть второй блок, который может взять на себя управление, если первый выйдет из строя. Для колес это очень легко проверить: вы не найдете ни одной опоры шасси авиалайнера, у которой было бы только одно колесо. У всех есть два колеса или больше .

Или пилоты: Минимальное количество пилотов для безопасной работы — два. Один может управлять самолетом (чтобы он / она мог посадить его, если другой пилот недееспособен), но для начала любого коммерческого полета необходимы два.

Я мог бы продолжить этот список, но, думаю, концепция стала ясна: на каждый элемент авиалайнера должен быть второй, избыточный , за исключением конструктивных элементов с очень малой вероятностью отказа.

Этому научились на горьком опыте: некоторые из первых самолетов, предназначенных для обслуживания пассажиров (например, Junkers F-13 или Fokker F.II ), имели один двигатель. Некоторые из многомоторных самолетов даже становились опасными смертельными ловушками , когда один двигатель отказывал. Со временем стремление повысить безопасность сделало резервирование высшим принципом проектирования авиалайнеров.

Военные операторы меньше сомневаются в конструкции с одним двигателем , потому что использование меньшего количества двигателей повышает производительность и снижает стоимость приобретения и эксплуатации.

Есть самолет с одним двигателем в середине фюзеляжа — Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk — и у него размах крыльев Боинг-737.

Глобал Хок и B737; изображение с реддита.

Чтобы двигатель мог приводить в действие авиалайнер размером 737, он должен быть более мощным и огромным. Это приводит к нескольким проблемам:

• Он будет съедать пространство в салоне. В эпоху, когда авиакомпании находят творческие способы втиснуть больше людей в доступное пространство, это недопустимо.

• Большой двигатель означает, что между двигателем и фюзеляжем должен быть достаточный зазор, иначе это приведет к большему сопротивлению и уменьшению тяги, что снизит эффективность. Увеличение клиренса для фюзеляжного двигателя с большой двухконтурностью довольно сложно из-за последствий веса.

• Пассажиры на задних сиденьях могут испытывать неприятные ощущения в поездке из-за шума двигателя.

• Установка двигателя в задней части влечет за собой потерю веса различными способами - вам нужно усилить заднюю часть фюзеляжа, и в то же время вы теряете облегчение изгиба крыла, что требует усиления, и у вас есть проблемы с ЦГ.

• Установка двигателей над фюзеляжем также неудобна в обслуживании.

• Просто отметим, что избыточность и безопасность являются важными проблемами, особенно в коммерческом авиалайнере.

Этот вопрос объясняет плюсы и минусы двойного двигателя против одного.

Я думаю, что основная причина — это дополнительная безопасность, которая исходит от избыточности. Кроме того, на борту авиалайнера гораздо больше людей, авиалайнер с отказавшим единственным двигателем будет намного опаснее для людей на земле, чем какой-нибудь крошечный одномоторный самолет.

Есть ряд проблем, которые я могу придумать, если авиалайнер размером с Боинг 737 имеет один турбовентиляторный двигатель:

• Недостаточная тяга. Теперь двигатель должен производить вдвое большую мощность.
• Неуравновешенный центр тяжести. Конфигурация с утяжелением хвоста сделает удар хвостом (как при наземных операциях, так и при взлете/посадке) более вероятным. Кроме того, эффекты лифта будут значительно уменьшены.
• Отсутствие избыточности. Даже до ETOPS авиалайнерам для полетов по океанским маршрутам требовалось как минимум 3 двигателя.
• Потеря критических элементов управления в случае неконтролируемого отказа двигателя. Многие важные компоненты, такие как гидравлика, руль высоты и руль направления, расположены рядом с хвостом. В случае выброса обломков из двигателя высока вероятность повреждения этих компонентов, что сделает самолет неуправляемым.