¿Cuáles son las ventajas de los aviones de doble fuselaje?

Dependiendo del diseño, una de las tres ventajas hizo que los diseñadores eligieran un diseño de brazo doble:

1. Ninguna estructura directamente detrás del fuselaje, lo que ayudó a integrar la propulsión, o mejoró el acceso al área de carga , o mejoró la visión del piloto ,
2. Área de superficie total más pequeña para aeronaves de dos motores , o
3. Menor tiempo de desarrollo para aeronaves de alto rendimiento.

Hay dos grupos de diseños de doble brazo: los que se diseñaron de esa manera desde el principio y los que luego se derivaron de diseños de fuselaje único. Podría agregar un tercer grupo, aquellos con dos fuselajes distintos y una posición de piloto desplazada, pero una cabina desplazada también podría ser el resultado de otras consideraciones de diseño. Algunos ejemplos son el Junkers 322 o el Blohm&Voss BV 141 , ambos diseños de fuselaje único con cabina desplazada.

El primer grupo comprende aviones como el DH 2 , el Saab 21 (imagen inferior, fuente ) o el Gotha Go-242 . Aquí los diseñadores querían crear espacio para la hélice o una rampa de carga. Además, algunos de los primeros aviones a reacción usaban un diseño de dos brazos para mantener la estructura de la cola libre del chorro del avión. La ventaja es obvia: no hay estructura en la parte trasera del fuselaje.

El segundo grupo surgió debido a los requisitos de rendimiento de los diseños modernos, totalmente metálicos, de piel estresada con alas en voladizo. Recuerde que a principios de la década de 1930, los aviones de combate todavía eran biplanos ( Hacker Fury , Heinkel He-51 ), y los nuevos diseños como el Caudron 460 o el Messerschmitt Bf-108 demostraron que la aerodinámica elegante y la alta carga alar eran el camino a seguir. Sin embargo, desbloquear el potencial de rendimiento posible con estos diseños requería motores mucho más potentes. Los fabricantes de motores podrían aumentar la potencia de salida solo lentamente, por lo que varios diseños ( Lockheed P-38 , Messerschmitt Me-110 , Bristol Beaufighter , Northrop P-61) trató de utilizar dos motores. Dado que ya había dos motores con un gran requisito de espacio para el turbocompresor, Lockheed decidió utilizar un diseño de dos brazos de cola. Aquí la ventaja era un área de superficie general más pequeña para albergar dos motores, sus enfriadores y turbocompresores, y el piloto (imagen a continuación, fuente ).

Durante la guerra, nuevamente surgió la necesidad de aviones más potentes y, para evitar el retraso de un diseño completamente nuevo, se combinaron los aviones existentes, lo que acortó considerablemente el tiempo de desarrollo. El primero de ellos fue el Heinkel He-111 Z (por Zwilling = Twin), que añadió un quinto motor para poder tirar del gigante planeador de transporte Me-321 . Se propuso unir dos potentes aviones para el Messerschmitt Bf-109 ( Bf-109 Z ), el Messerschmitt Me-309 ( Me 609 ), el Dornier Do 335 ( Do 635 ), el Savoia-Marchetti SM.92 y el North American P -51, el único de los que resultó en un avión operativo, el F-82 . El resultado fue un avión ágil, de gran velocidad y gran alcance, muy útil para tareas de escolta o reconocimiento. Sin embargo, solo unos pocos de ellos se usaron operativamente, porque pronto los aviones a reacción cubrieron esa necesidad de una mejor manera.

Las principales desventajas de los diseños de doble fuselaje con su posición de piloto desplazada es el alto radio de inercia de balanceo y la aceleración vertical que sufre el piloto durante las maniobras de balanceo. Especialmente para un caza, una respuesta de balanceo rápido es la clave del éxito en el combate aéreo, y un fuselaje doble impondrá una penalización que no sufriría un avión bimotor con fuselaje central. Esto se ve agravado por el hecho de que el piloto sufre una aceleración vertical adicional al rodar, lo que nuevamente reducirá la probable agilidad de balanceo de la aeronave de doble fuselaje.

¿Podríamos ver más diseños de doble brazo o fuselaje doble en el futuro? Probablemente solo para propósitos especiales , como el ejemplo que usted mismo se ha dado. Otro podría ser el Kensgaila VK-7, un banco de pruebas de superficies aerodinámicas de Lituania que combina dos planeadores Blanik con una sección central especial e intercambiable para probar nuevas superficies aerodinámicas en condiciones realistas. ¡ Este ni siquiera está en la lista de Wikipedia de aviones de doble fuselaje !

Los primeros aviones de transporte de doble brazo como el Fairchild C-119 o el Nord Noratlas han dado paso a diseños convencionales con una cola levantada para acomodar la rampa trasera. Los diseños de doble brazo y doble fuselaje son menos rígidos y más propensos a agitarse que las configuraciones convencionales, por lo que el diseño convencional prevaleció y seguirá prevaleciendo en el futuro.

Como mencionó Paul, los cazas de doble fuselaje de la Segunda Guerra Mundial eran principalmente formas de construir un caza de mayor alcance mucho más rápido que comenzar con un diseño de fuselaje completamente nuevo.

El F-82 fue diseñado específicamente para escoltar a bombarderos de largo alcance en misiones de bombardeo sobre Japón desde bases estadounidenses en el Pacífico (las Islas Salomón o Filipinas, por ejemplo). Sin embargo, la guerra terminó antes de que entrara en servicio.

Los alemanes también diseñaron el He 111Z de doble fuselaje como un remolcador para remolcar planeadores de lanzamiento de tropas en la Segunda Guerra Mundial. Nuevamente, esto fue mucho más rápido para llegar a la producción que diseñar un nuevo avión. Obviamente, el tiempo de producción es una consideración muy importante cuando estás en medio de una guerra en curso y necesitas alguna capacidad específica para la guerra. En tales casos, la entrada de servicio anterior puede anular un diseño más elegante.

Otro uso que menciona Wikipedia para los aviones de doble fuselaje fue para los primeros hidroaviones. En estos casos, los fuselajes duales agregaron estabilidad en el agua, similar a la forma en que se usan los pontones o los estabilizadores, especialmente para los diseños de botes voladores donde la aeronave usa la parte inferior del fuselaje como casco en el agua en lugar de usar flotadores separados.

Finalmente, como mencionó, los usos más recientes de aviones de doble fuselaje han sido para vehículos de lanzamiento espacial, como el White Knight Two y el ridículamente masivo Scaled Composites Roc construido para Stratolaunch Systems . El razonamiento aquí es que obviamente desea que la carga útil que va a dejar caer en pleno vuelo esté a lo largo de la línea central del avión por razones de CG . Cuando dicha carga útil es algo del tamaño de un vehículo de lanzamiento espacial, un diseño de fuselaje doble le permite dejar un espacio realmente grande para montar el vehículo de lanzamiento mientras mantiene el peso balanceado lateralmente.

Avión portaaviones Roc de Scaled Composites: Fuente de la imagen: Wikipedia

El F-82 en la imagen superior es el resultado de la necesidad de guerra de un cazabombardero de largo alcance. Se necesita mucho tiempo para diseñar y equipar un nuevo avión, se necesita menos tiempo para usar las herramientas existentes y reorganizar las piezas que ya tiene.

Largo alcance significa más combustible, eso significa más potencia, y en 1945 eso significó un segundo motor. Entonces, tomemos dos de esos, construyamos la parte central con las herramientas existentes y listo.

Una explicación más detallada se puede encontrar en Wikipedia.

Se está diseñando un tipo completamente nuevo de avión de fuselaje doble. Es realmente algo a medio camino entre un ala voladora y un fuselaje doble, por lo que si esto cuenta como fuselaje doble para su propósito, tendrá que decidir por sí mismo.

Se llama Flying-V , y la razón del diseño es obtener una eficiencia de combustible mucho mayor. Básicamente está tomando las ventajas aerodinámicas de un ala voladora y modificando esa idea para que sea práctica para el transporte de pasajeros. Los diseñadores afirman que utilizará un 20 % menos de combustible que un Airbus A350.