¿Cómo afecta la ubicación de montaje de un motor a reacción el rendimiento de la aeronave?

Diferentes aviones a reacción montan los motores de diferentes maneras.

Por ejemplo:

A380
bajo el ala

Boeing 737
al fuselaje

¿Cómo afecta la ubicación del motor al rendimiento de la aeronave? ¿Es uno mejor que el otro?

También está el motor único, directamente desde la cola, como el cirrus sf50
Lo primero que vi al seguir ese enlace fue a siete personas cavando un hoyo ;-)
@falstro Impresionante, pero ¿dónde está la imagen?
Creo que las respuestas ya dadas están más en línea con lo que está buscando. Sin embargo, un punto menor para recordar es que cualquier propulsión fuera de línea con el CG proporciona un empuje asimétrico que debe compensarse aerodinámicamente. Si todos los demás factores son iguales, la energía suministrada en línea con el CG será la más eficiente.

Respuestas (4)

Factores que afectan el rendimiento de la ubicación del motor:

1. Montado en la raíz del ala

  • guiñada asimétrica baja en caso de falla del motor, se requiere menos timón: menos resistencia
  • sin vainas de motor: menos arrastre parasitario
  • motores más cerca del CG, se necesita menos carga aerodinámica de la cola: menos resistencia
  • muy poco empuje inverso disponible
  • Poco espacio para motores de alta relación de derivación

2. Montado en cápsulas debajo del ala

  • una guiñada asimétrica alta en caso de falla del motor requiere un timón más grande: penalizaciones por arrastre
  • los motores proporcionan alivio de flexión en el ala, lo que permite un mejor diseño del ala (alas más delgadas): menos resistencia
  • en ángulos de incidencia altos, las cápsulas pueden evitar el flujo longitudinal: menos arrastre y mejores características de pérdida
  • El empuje completo puede imponer un gran momento de cabeceo indeseable (piense en la recuperación de pérdida)
  • menos libertad de balanceo en aterrizajes con viento cruzado
  • La ubicación por delante de la línea elástica del ala ayuda a amortiguar el aleteo

3. Montado dentro de la cola o en vainas en el fuselaje trasero

  • guiñada asimétrica baja en caso de falla del motor, se requiere menos timón: menos resistencia
  • el diseño del ala se libera de la necesidad de acomodar motores, permite diseños de ala más complejos: mejor rendimiento en toda la envolvente de vuelo
  • los motores pesados ​​tan lejos del fuselaje requieren alas montadas más atrás y una cola más alta para soportar eso: más resistencia
  • Requiere tren de aterrizaje más bajo, especialmente en el caso de fuselajes cortos

Eso es lo que se me ocurre de memoria, tal vez alguien pueda fusionar todas las respuestas en una especie de publicación de wiki de la comunidad.

Las fotos estarían bien. ¿Puede usted (o alguien más) editar algunas fotos o diagramas de CC-SA?
¿Por qué el tren de aterrizaje debe ser más bajo para los motores de fuselaje trasero?
@ Radu094 No creo que se trate de que el tren de aterrizaje tenga que ser más bajo, sino que el tren de aterrizaje puede ser más bajo debido al hecho de que ya no tiene que extenderse más allá de los motores para evitar arrastrarlos por el suelo.
¿Qué pasa con el montaje estilo HondaJet sobre el ala en las cápsulas?
Los montados en la cola son susceptibles a menos problemas de daños en el motor debido a FOD, creo. El mantenimiento, etc. es más fácil en los soportes de las alas. La contención en caso de falla de la turbina también es un problema para los diseños cercanos al fuselaje.
En la parte de los motores montados en la raíz del ala, el punto sobre los motores cercanos al CG no es válido. La carga aerodinámica sobre el elevador depende de la posición del ala en relación con el centro de gravedad y se puede seleccionar durante el diseño, independientemente de la posición del motor, para lograr el nivel deseado de estabilidad estática.
Lo que eso significaba era: en general, la raíz del ala montada significará menos desplazamiento del CG hacia adelante, lo que resultará en un CG hacia atrás en general, todas las demás cosas serán iguales, por lo tanto, menos carga aerodinámica de la cola, arrastre, etc. .. Aunque la redacción en la respuesta puede ser confuso. Siéntete libre de editarlo si quieres; haz que suene mejor
¿Qué pasa con el momento de torque creado por los motores alejados del CG y las alas? ¿Debería influir en la tendencia hacia abajo del morro y el efecto estabilizador horizontal?
Se le olvidó: 1. Montado en la raíz del ala : alto riesgo de daños estructurales importantes si un motor explota.

El montaje de motores a reacción sobre las alas (ver: Antonov An 72 , Boeing YC-14 ) aprovecha el efecto Coandă para aumentar la sustentación y mejorar el rendimiento de despegue y aterrizaje en campo corto. El escape del motor de alta velocidad (aquí estoy moviendo un poco la mano) se adhiere a la superficie y permite que el ala produzca sustentación un poco más de lo que podría hacerlo de otra manera.

Este diseño también reduce enormemente la cantidad de desechos y rocío que pueden llegar a las tomas y dañar los motores.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Así que es muy parecido a usar la estela de la hélice en un pistón/turbohélice
Sí, es similar en el resultado final, pero creo que se debe a un principio aerodinámico diferente.
¿Qué son las desventajas? ¿Servicio y análisis estructural más complicado del ala?

Generalmente hay 3 ubicaciones de motor: en la cola, en el fuselaje en la parte trasera o debajo de las alas. Voy a repasar los pros y los contras de cada uno.

en la cola

ventajas

No hay muchas ventajas, excepto que permite convertir un póquer de cuatro hoyos en uno de tres hoyos, lo que suele ser más eficiente.

Contras

Generalmente, si pierde el motor en la cola, corre el riesgo de perder el control del timón y también necesita una cola completamente reforzada, además tiene líneas de combustible cerca de la cabina y tiene una cantidad significativa de peso fuera del centro de gravedad.

En el fuselaje en la parte de atrás

ventajas

Ayuda a evitar que entren escombros en el motor, deja más espacio para los flaps en el ala y alas más livianas y aerodinámicas ya que no retienen los motores, lo que generalmente permite velocidades de aproximación más lentas, además el empuje está más cerca del centro del aeronave.

Contras

Líneas de combustible cerca de la parte trasera de la aeronave, la cola tiene que ser una cola en T, además de estar reforzada. y problemas del centro de gravedad.

bajo las alas

ventajas

Bien centrado con el centro de gravedad, permite un mayor cambio de peso en la cabina y con las maletas. El combustible también se mantiene alejado de la cabina y el ruido se distribuye mejor por toda la cabina. En caso de que algo salga mal, es menos probable que entren escombros en la cabina.

Contras

Es mucho más fácil que los escombros sean barridos hacia el motor, las alas deben reforzarse, perder algo de área para flaps y slats, aumentando la velocidad de aproximación.

Algunos enlaces útiles

http://adg.stanford.edu/aa241/propulsion/engineplacement.html http://www.airliners.net/aviation-forums/general_aviation/read.main/750042/

En cuanto al rendimiento

Cola: generalmente no es la mejor, ya que tiene problemas de centro de gravedad y problemas de arrastre.

Fuselaje: bueno para pistas de baja calidad o bajas velocidades de aproximación, pero puede agregar peso al reforzar la cola.

Debajo del ala: bueno para obtener más carga ya que hay menos problemas con el centro de gravedad, pero aumenta la velocidad de aproximación.

No estoy seguro de que sus puntos de combustible sean realmente un problema. Muchas configuraciones debajo del ala tienen tanques de combustible en el fuselaje, justo debajo de los pasajeros, y todas tienen alimentación cruzada de combustible, lo que significa que las líneas de combustible atraviesan la cabina.
También tiene líneas de combustible en la cola para la APU para la configuración debajo del ala.
Sin embargo, ¿cómo afectan las diferentes configuraciones al rendimiento?
¿Cómo requiere una disposición de motor trasero una cola en T? Mira Hawkers, Falcons, Caravelle, etc.
El motor montado en la cola también permite jets de un solo motor. Como el cirro sf50
Una desventaja de la configuración del montaje del fuselaje es que los desechos de las alas pueden ingerirse en los motores, como con el vuelo 751 de SAS . Por otro lado, los motores montados en las alas están más cerca del suelo y son más susceptibles a la ingestión de escombros del suelo.
HondaJet: soporte de motor sobre el ala. Afirman menos ruido de cabina, y no recuerdo qué más.
1. Montado en la cola tiene muchas ventajas. 2. Parte trasera del fuselaje - Pro: "evitar que entren desechos en el motor" es incorrecto. La formación de hielo en el ala es un gran problema de escombros para este tipo. 3. Debajo de las alas - Contras "las alas tienen que ser reforzadas" está mal. Las alas en realidad tienen menos carga que soportar que otras configuraciones
Apuesto a que la tripulación de este avión con motor de cola habría dado cualquier cosa por haber perdido el control del timón.

Para montaje lateral trasero: creo que hay problemas con el flujo de aire a los motores en ciertos ángulos, lo que reduce las opciones de recuperación de pérdida.

Este es un punto válido, pero esta respuesta podría mejorarse proporcionando más detalles.
Tenía la impresión de que el mayor problema era que los motores montados en la cola necesitaban una configuración de cola en T, que es susceptible de entrar en pérdida profunda .
¿Cómo afecta la ubicación de montaje de un motor a reacción el rendimiento de la aeronave?
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