¿Por qué la parte inferior del morro de un avión se curva hacia arriba?

Tener la punta de la nariz en el centro brinda la mejor combinación de rendimiento aerodinámico, peso y volumen interno. Si mueve la punta hacia abajo, la pendiente sobre ella será más pronunciada, lo que generará una mayor resistencia, o más larga, lo que generará una mayor longitud y, por lo tanto, un mayor peso; o no extiende el plano, pero entonces la parte inclinada más larga proporcionará menos volumen interno. Solo las ventanas de la cabina, que deben estar en la parte inclinada, mueven el morro un poco hacia abajo, hacia el centro de la sección transversal justo antes de la cabina.

Los autos son diferentes. Para un automóvil, desea que la superficie inferior sea plana, porque no desea empujar y comprimir el aire en el espacio entre el vehículo y el suelo. Pero el avión tiene aire por todas partes y es más eficiente empujar el aire por igual hacia todos los lados, por lo que una forma simétrica circular funciona mejor.

También tenga en cuenta que el ascensor es otra cosa. La sustentación requiere un borde de salida agudo con pendiente descendente.

El morro de la aeronave debe cumplir una serie de requisitos, algunos de ellos contradictorios, como

• La forma de la nariz debe producir la menor resistencia
• Los pilotos deben tener buena visibilidad.
• Debe albergar el radar meteorológico y la aviónica relacionada.
• El ruido de la cabina debe ser mínimo.

Por ejemplo, el diseño aerodinámico del Concorde significaba que el morro tenía que inclinarse durante el despegue/aterrizaje para una buena visibilidad del piloto.

Para aeronaves que vuelan en régimen transónico, algunas de las mejores formas de morro desde el punto de vista aerodinámico serían tener un cuerpo simétrico de evolución basado en la serie de curvas de Haack.

^{" Nose Cone Haack Series " de Andersenman: creado con Gnuplot utilizando la fórmula de la serie Haack y una selección de valores de entrada para C relevantes para el artículo. Los valores son 0, 0.333, 0.667, 1 y 1.333. Licenciado bajo CC0 a través de Commons .}

Sin embargo, debido al hecho de que la cabina está en la parte superior de la región de la nariz, esta disposición aumenta la complejidad de las ventanas de la cabina (tendrán que estar curvadas en dos ejes, al menos) si el piloto debe tener una buena visibilidad. Como resultado, el centro de la nariz generalmente se mueve hacia abajo.

Esta es la razón del perfil común que se ve en las narices de los aviones.

Sin embargo, la desventaja de este perfil es que la presión es alta en la región del parabrisas en comparación con el perfil plano.

^{Fuente:AGARD LS-67, Papel-4}

El principal problema con el parabrisas curvo (doble) de la cabina es el control de calidad más estricto requerido y los costos asociados. Sin embargo, en el 787, Boeing ha logrado una variación de superficie continua.

^{Fuente: airliners.net}

Cabe señalar que la aerodinámica es solo uno de los criterios para el diseño de la nariz. Por ejemplo, para el A350 se propuso un morro con un perfil similar al del 787. Sin embargo, más tarde se modificó para adaptarse a otras consideraciones.

^{Fuente: airliners.net}

Según Didier Evrard, vicepresidente ejecutivo del programa A350,

Ha habido una serie de compensaciones en el área de la nariz, lo que nos permite maximizar el volumen de la cabina y la bahía de aviónica mientras optimizamos la aerodinámica y el posicionamiento del tren de aterrizaje de la nariz.

^{" A350xwb morro 2009B " por Luis E. Contreras. Con licencia CC BY-SA 3.0 a través de Commons .}

El Hawker Siddeley Nimrod de la RAF sí lo hace.

Fuente: Wikimedia

Pero solo porque es un avión antisubmarino; su radar está diseñado para apuntar al mar, no al aire. Por supuesto, aún podría colocar un radar meteorológico en una nariz que apunta hacia abajo, pero eso sería una pérdida de espacio e ingeniería. Los aviones comerciales se esfuerzan por lograr la eficiencia y, en este caso, tiene más sentido en términos de aerodinámica equilibrada y colocación de instrumentos que un avión comercial tenga una nariz que se curve tanto hacia arriba como hacia abajo.

También eche un vistazo a otra vista:

Fuente: airliners.net

¿Dónde pondrías el equipaje?

Solo para agregar a otras respuestas, el fuselaje con una pendiente uniforme en la parte superior e inferior en la parte delantera de la aeronave crearía elevación y arrastre algo iguales en la dirección superior e inferior, lo que haría que el fuselaje fuera aerodinámicamente neutral como BillOer mencionó en los comentarios.

Si tuviera que diseñar un fuselaje como el vehículo de abajo, la carga aerodinámica generada por la parte superior del fuselaje empujaría todo el conjunto hacia abajo; esto es deseable para los vehículos de carretera, ya que cuanto más plantados estén en la carretera, mejor. Sin embargo, para los aviones, el equilibrio es la clave: