¿Hay un mejor número de ruedas por bogie?

Entiendo la necesidad de tener más ruedas cuando el avión está diseñado para ser más pesado. El número de ruedas por bogie y el número de bogies difieren de un avión a otro. Por ejemplo, hay algunas composiciones principales del tren de aterrizaje (desde el avión más ligero hasta el más pesado):

  • A320/B737: dos bogies de 2 ruedas
  • A330/A340/B767: dos bogies de 4 ruedas
  • DC10/MD10: dos bogies de 4 ruedas y uno de 2 ruedas
  • B777: dos bogies de 6 ruedas
  • B747: cuatro bogies de 4 ruedas
  • A380: dos bogies de 4 ruedas y dos de 6 ruedas

Dados esos ejemplos, supongo que el número máximo de ruedas por bogie es 6 y, por lo tanto, dado el número de ruedas del tren de aterrizaje principal del B747, podría haber estado compuesto por menos bogies con más ruedas en cada uno (por ejemplo, tres bogies: dos con 6 ruedas y uno de 4 ruedas). Entonces me pregunto si hay un número óptimo de ruedas por bogie, y si para un número dado de ruedas es mejor añadir bogies con menos ruedas por bogie.

Respuestas (3)

La respuesta depende de a quién se le pregunte. El ingeniero estructural preferiría una sola rueda y la menor cantidad de patas posible, mientras que el aerodinámico votaría por 8 o 12 ruedas, porque entonces el bogie tiene menos área frontal y puede acomodarse incluso en alas delgadas.

Generalmente, menos de dos ruedas comprometerían la redundancia y se necesitan más para reducir la presión local sobre el suelo. Recuerde que el A-300B inicialmente no estaba permitido en algunos aeropuertos de EE. UU. debido a una presión sobre el suelo ligeramente mayor. Ver esta respuesta para más.

Los diseños modernos utilizan dos ruedas por puntal para la redundancia cuando la aeronave es lo suficientemente liviana y las reemplazan con un bogie con tantas ruedas como sea necesario para transportar aeronaves de mayor masa. El A-340-200 ha ganado un puntal central con dos ruedas (A-340-200/300) rsp. un bogie de 4 ruedas (A-340-500/600), mientras que el A-330, igualmente grande pero más ligero, utiliza solo los dos trenes principales de 4 ruedas sin el tren central. Airbus podría haber usado dos bogies de seis ruedas, pero prefirió mantener la similitud con el tren A-330.

Más de 6 ruedas por bogie es muy inusual, pero hay excepciones: dado que el Tu-144 no tenía inversores de empuje, todo el frenado debía realizarse con los frenos de las ruedas. Además, los bogies debían encajar entre los conductos de admisión dentro de las góndolas, por lo que el diseño final utilizó 8 ruedas con las grandes carcasas de los frenos de disco sobresaliendo hacia el centro del bogie. Como @Zeus señala en los comentarios, se trataba más precisamente de 4 ruedas de doble neumático por bogie: los dos neumáticos de cada lado estaban unidos mecánicamente.

Tren de aterrizaje Tupolev Tu-144

Tren de aterrizaje Tupolev Tu-144 ( fuente de la imagen ). Este avión en particular está estacionado en el patio trasero del Instituto de Aviación en Kazan. Si quieres saber cómo encajaría este monstruo de 8 ruedas dentro de un avión supersónico, lee las respuestas a esta pregunta .

Primer prototipo del B-36

XB-36 (primer prototipo del B-36) despegando ( fuente de la imagen )

Convair experimentó con diferentes tamaños de neumáticos para el B-36 e incluso con una versión sobre orugas . El diseño inicial de una sola rueda resultó en el neumático de avión más grande jamás producido, pero al final se prefirió el bogie convencional (pero novedoso en ese momento) de 4 ruedas porque la rueda única tenía demasiada presión sobre el suelo para la mayoría de las bases aéreas de EE. UU. Los aviones anteriores habían usado bogies de 2 ruedas (Tupolev TB-3, Junkers G-38) o un par de ruedas a la izquierda y derecha del puntal (Douglas DC-4). Los primeros aviones grandes tenían que usar lo que estaba disponible, por lo que el bombardero Caproni 42 de 1918 a continuación tenía tantas ruedas principales como el TU-144 medio siglo después ( fuente de la imagen ). El zepelín StaakenLos aviones gigantes de la Primera Guerra Mundial usaban la misma cantidad de ruedas principales en un solo eje para operaciones de campo suave.

Caproni 42 detalle con fuselaje central y ruedas

Cuando Air India ordenó sus primeros A320, temían que la presión de la rueda principal fuera demasiado para algunos aeródromos indios. Airbus produjo una versión con un bogie de cuatro ruedas en lugar del tren principal habitual de dos ruedas del A320 normal. Cuando más tarde ordenaron el A321, India parecía haber mejorado sus aeródromos, porque los aviones más nuevos usan el tren de dos ruedas normal, que es mecánicamente más simple y necesita menos mantenimiento.

Air India A320

Air India A320 ( fuente de la imagen )

Por lo que recuerdo, técnicamente el Tu-144 tenía 4 ruedas de doble neumático en cada bogie.
@Zeus: Eso es correcto; los dos neumáticos estaban unidos y no podían girar independientemente uno del otro. ¡Gracias por señalar esto!

El problema no es del bogie en sí mismo; un bogie también podría llevar 10 ruedas o más (An-225). Pero la superestructura de la aeronave tiene que soportar las fuerzas esperadas durante el aterrizaje; y, por supuesto, el tren de aterrizaje debe ser retráctil en el cuerpo para mayor eficiencia de combustible y velocidad. Dependiendo de estas restricciones (y posiblemente más, como la reutilización en una familia de aviones), los diseñadores de aeronaves deben seleccionar la configuración de bogie adecuada en consecuencia. Dependiendo de la priorización de las restricciones y de cómo evolucionó el avión a partir de sus predecesores, diferentes diseñadores de aeronaves podrían llegar a diferentes conclusiones/soluciones incluso para el mismo avión, por no hablar de diferentes aviones con diferentes superestructuras.

El An-225 parece tener 7 bogies en cada lado con 2 ruedas cada uno.
@fooot: incluso diría que no tiene bogies, sino pares de ruedas en un eje de arrastre.

No hay un número "mejor" en general, eterno. Cualquier pregunta que pida un "mejor" mítico, cualquier cosa, nunca puede dar una respuesta específica, ya que no existe ninguna.

La mejor configuración de tren de aterrizaje es aquella que toma el peso de la aeronave de manera más efectiva y lo distribuye al suelo sin sobrecargar las superficies sobre las que se mueve.
Y ESO dependerá en gran medida no solo del tamaño, la forma y el peso de la aeronave, sino también de las características operativas, las velocidades de aterrizaje y despegue, etc. etc. etc.