¿Por qué los motores del Boeing 747-8 en las alas están separados? [duplicar]

Esa imagen del 747-200 que tienes con los motores en una cápsula juntos como un B-52 es una utilería de película. http://www.airliners.net/photo/Boeing-747-236B/1070481/

Todos los 747 reales desde el -100 hasta el -8 tienen sus motores posicionados como en la primera imagen.

EDITAR: la respuesta de Federico me recordó otro aspecto de la posición del motor y para responder a su pregunta original de por qué están separados. El espacio entre los motores del 747 es importante debido a la necesidad de mantener un flujo de aire suficientemente limpio en la entrada. Si los motores están demasiado juntos, esencialmente están compitiendo por la misma cantidad de aire y, en configuraciones de alta potencia, la interacción entre los dos ventiladores interrumpirá su funcionamiento, lo que podría provocar que el motor se cale o se acelere. Además, el 747 usa inversores de empuje, y el espacio entre los motores ayuda a garantizar que el flujo inverso de cada motor no impacte en un motor adyacente, por la misma razón de distorsión de entrada.

Supongo, aunque no conozco los detalles de esto, que el B-52 puede tenerlos tan juntos porque han demostrado que la geometría de entrada, el flujo de aire requerido por cada motor, cualquier otra magia de la dinámica de fluidos que conozco nada al respecto, evita que los motores distorsionen el flujo de aire de los demás lo suficiente como para causar un problema. Los motores 747 requieren mucho más aire, generan mucho más empuje y son potencialmente más sensibles a la interrupción de la entrada que los motores del B-52. Este último párrafo es principalmente una suposición de mi parte, ya que no soy aerodinámico, pero se infiere de los problemas que hemos tenido que enfrentar en el 747 y otros aviones relacionados.

Además de lo que dice la respuesta de Stickhog , el hecho de que todos los 747 (y A380) tengan sus motores separados tiene que ver con el concepto de "punto único de falla".

Considere por un momento la imagen de la utilería de la película que publicó, si uno de los pilones sufre algún tipo de falla mecánica, pierde 2 motores. Lo mismo con uno de los motores que sufriera falla explosiva o fuego no contenido.

Tener los motores separados entre sí reduce el riesgo de que un fallo que deje inoperativo un motor afecte también a otro motor.

Respuesta corta

Son las condiciones de flujo muy diferentes de estática a crucero las que exigen una ubicación separada de los motores a reacción de alta relación de derivación. Producirían menos empuje y más arrastre cuando se emparejaran.

¿Por qué había motores emparejados en absoluto?

Los primeros jets tenían sus motores montados directamente debajo o en el ala, y las comparaciones entre motores gemelos y montados por separado mostraron una ligera ventaja para estos últimos debido a una menor área de superficie mojada y menos impacto en el ala.

Arado construyó dos prototipos de cuatro motores de su jet Ar-234 , uno con motores separados (V6, ver directamente a continuación) y otro con motores emparejados (V8, más abajo).

Esta disposición hermanada funciona bien con turborreactores y turboventiladores de baja relación de derivación. Los bombarderos Boeing B-47 y B-52 , y entre los aviones de pasajeros, el Illyushin 62 y el Vickers VC-10 tenían motores emparejados.

Sin embargo, con el aumento del flujo de aire de los motores de alta relación de derivación, la interferencia entre ambos convertirá el emparejamiento en una desventaja. En crucero, solo se ingerirá el tubo de corriente central que fluye hacia el motor , y el resto se derramará sobre el labio de admisión. Colocar un segundo motor directamente al lado del primero bloqueará el flujo de aire derramado en ese lado y aumentará el flujo de derrame en el lado opuesto. Lo más probable es que esto cause una separación masiva allí si la admisión no se modifica mucho, lo que lleva a un aumento notable de la resistencia. Además, el flujo ahora asimétrico en la admisión reduciría la eficiencia del ventilador; en los motores actuales, necesita un flujo muy homogéneo en toda la sección transversal.

Por el contrario, a baja velocidad, el motor aspira aire de todos lados y se enfrentará a la competencia de un segundo motor, de forma que ambos no podrán aspirar tanto aire como cuando se montan por separado. La consecuencia del emparejamiento sería una reducción del empuje durante el despegue.

La desventaja inicial de los motores separados, su impacto colectivo en la aerodinámica del ala, ahora se reduce en gran medida montándolos en pilones , por lo que están por delante y por debajo del ala.

Además de los problemas relacionados con la aerodinámica de las tomas de aire del motor y las fallas puntuales, la distancia de los motores desde la línea central del avión afecta las frecuencias de vibración del ala y, por lo tanto, el margen de estabilidad del aleteo del avión. Eso resultó ser un problema importante en la primera versión del B747, encontrar una posición de compromiso que pudiera usar tres tipos de motores diferentes de los tres fabricantes de motores en un diseño de ala común.

El primer diseño de avión comercial a reacción abordó esos problemas mediante "motores gemelos" enterrados en la raíz del ala. Para ver imágenes, consulte https://en.wikipedia.org/wiki/De_Havilland_Comet . Ese diseño persistió en el avión de vigilancia militar Nimrod derivado https://en.wikipedia.org/wiki/Hawker_Siddeley_Nimrod hasta su reciente retiro. Los problemas de tratar de calzar un motor moderno en esa configuración de fuselaje y cumplir con los estándares de seguridad modernos (a diferencia de los estándares de la era de 1950) fue uno de los problemas que dieron como resultado que se abandonara la actualización propuesta del Nimrod MR2 al MR4 (El Los MR2 se retiraron del servicio en 2011).