¿Hay alguna diferencia en la eficiencia aerodinámica entre aviones monomotores y bimotores?

He aprendido mucha información excelente sobre la aviación en este sitio web. Una idea que aprendí de un póster aquí es que, en igualdad de condiciones, por cada duplicación de la potencia del motor que le da a un avión, las velocidades aumentan en aproximadamente un 25%.

Sin embargo, no siempre está comparando aviones "todo lo demás igual", por ejemplo, a veces quiero comparar entre un avión monomotor y un avión bimotor. Sí, el segundo motor agrega peso y resistencia, pero el factor que más me cuesta tener en cuenta es la diferencia en los requisitos aerodinámicos entre los aviones.

Según tengo entendido, las reglamentaciones exigen que todos los aviones de un solo motor tengan una velocidad de pérdida no superior a 61 nudos, mientras que un avión bimotor podría tener una velocidad de pérdida arbitrariamente mayor. La mayor velocidad de pérdida está directamente relacionada con una mayor eficiencia aerodinámica, lo que significa que debería poder alcanzar velocidades más altas que las que podría alcanzar un avión monomotor de la misma masa, resistencia y potencia.

Así que estoy buscando una rúbrica simple con la que poder comparar aviones monomotores y multimotores. Creo que en realidad hay dos partes aquí: (1) identificar velocidades de pérdida realistas para el avión multimotor y (2) fórmula para comparar velocidades máximas entre aviones con masa y resistencia X, potencia Y y velocidades de pérdida Z.

¿Algunas ideas?

Hay una gran diferencia entre el motor delante del casco o delante del ala. No estoy seguro de que sea posible una manzana con manzana.
@ratchetfreak gracias, definitivamente sería esclarecedor tener un marco para comparar un avión con una velocidad de pérdida de 63 nudos y uno con una velocidad de pérdida de 80 nudos. Si está construyendo un avión experimental o de kit, no tiene que obedecer los estándares, por lo que puede construir un avión de un solo motor con la velocidad de pérdida que desee.
El límite de velocidad de pérdida es de 61 nudos, como se exige en FAR parte 23.49 .

Respuestas (1)

Su pregunta realmente necesita más delimitación para poder responder con precisión. Hablaré de algunos aspectos.

El primer fanático de @ratchet está justo en el dinero. ¿De qué soporte de motor estamos hablando? Un motor podded en el single y twin (o multi, ya que una de sus preguntas menciona multi) o alguna configuración diferente.

A finales de los 70 y principios de los 80 hubo un montón de trabajos y artículos académicos y no tan académicos escritos sobre el tema. En general, la atención se centró en los aviones tipo Cessna 336/337, O-2 y Defiant. También hubo documentos sobre un escenario de pérdida de motor. Esto se reavivó para el diseño y la promoción del avión Voyager. La Voyager tenía una L/D de 27. Y estaba previsto que un motor se apagara en vuelo de crucero.

Se dice que la regla de los 61 nudos para un solo motor está influenciada por la capacidad de supervivencia en caso de colisión. Lo entiendo, pero comentaré que varios estudios han demostrado que la posibilidad de que algo malo suceda con la pérdida de un motor es mayor en un multi.

Las velocidades máximas, las velocidades de pérdida y la masa (peso) son parámetros diferentes, sujetos a diferentes oficios. Además, poner esto en el contexto de la producción existente o algún subconjunto arbitrario del universo hace que su pregunta sea difícil de responder.

La verdadera respuesta es que uno puede diseñar para lo que necesita. Puedes tener una velocidad de pérdida muy lenta en uno o varios, ¿qué te gustaría? Puedes tener un buen L/D con cualquier cantidad de motores, ¿cuál te gustaría? Y puedes transportar muchas cosas, aunque no hay sencillos pesados. Pero generalizar los tres parámetros, de estos oficios no lineales, en una sola rúbrica, probablemente desafiaría incluso a los aerodinámicos con más talento matemático que conozco. Si puede ajustar los límites del problema, es posible que obtenga una mejor respuesta.

Gracias. Mi motivación es responder a la pregunta, "si tuviera 2 aviones con el mismo volumen y peso de cabina, la misma forma de ala y la misma potencia total, pero uno tuviera L/D para una velocidad de pérdida de 61 nudos y una velocidad máxima Y , y uno tenía una velocidad de pérdida X más alta, ¿cómo calcularía la velocidad máxima del segundo avión?" Realmente estoy tratando de entender la compensación entre ir con un solo motor o con dos motores con respecto a los límites reglamentarios sobre las velocidades de pérdida que pertenecen a los aviones de un solo motor, y en qué medida la compensación de poder tener un ala de arrastre más baja compensa las compensaciones de rendimiento de los gemelos. .
Y sí, entiendo que elegir un ala de arrastre más baja tiene otras ventajas y desventajas. He leído varios artículos que hacen referencia a esas estadísticas de accidentes que muestran que los gemelos tienen tasas de accidentes más altas que los solteros. Imagine un escenario en el que esas estadísticas de accidentes sean atribuibles principalmente a los requisitos de habilidad para pilotar un avión bimotor operado manualmente, con un motor apagado, y eso con los modernos sistemas de control de vuelo por cable que hacen que pilotar un bimotor con un motor fuera arbitrariamente simple, que hay una nueva ecuación para evaluar el valor de los gemelos.
Por lo tanto, no solo es al menos tan seguro como los sencillos, sino que con los nuevos motores diesel aerodinámicos se reduce el porcentaje del costo del combustible en relación con el costo operativo total.
¿Está preguntando sobre el impacto de una mayor carga alar en la velocidad de crucero?
En cuanto a la velocidad de pérdida del multi, ¿qué tal 79 nudos (~ 30% más que el single). Piper Aerostar tenía una velocidad de pérdida de 81 nudos, por lo que 79 es factible incluso para un bimotor ligero. En cuanto a la colocación del motor, lo que sea más fácil de comparar. Quizá supongamos que tanto el monoplaza como el bimotor tienen sus motores ocultos en la parte trasera del fuselaje para que la aerodinámica sea más parecida. Mi intuición es que, asumiendo que los motores están en el fuselaje trasero y empujando las hélices que están más cerca de la línea central (de lo que estarían si estuvieran montadas en las alas), la capacidad de control del motor tampoco es un problema.
Tal vez. No sé lo suficiente acerca de si la carga alar es el único determinante del rendimiento. Estoy tratando de explicar lo que quiero aprender. Cómo comparar, por ejemplo, un solo frente a un gemelo donde sabe que el simple se limitará a un ala que proporcione suficiente sustentación para lograr una velocidad de pérdida de 61 nudos, mientras que el gemelo podría tener un ala con menos resistencia.
¿Hay alguna diferencia en la eficiencia aerodinámica entre aviones monomotores y bimotores?
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