¿Por qué no hay un solo avión turboventilador?

Los diseños de aviones de pasajeros deben estar certificados para volar servicios comerciales. En los EE. UU., esto significa cumplir con el Código de Regulaciones Federales, Título 14, Subcapítulo C, Parte 25 . En §25.901(c) dice:

Para cada instalación de grupo motopropulsor y unidad de potencia auxiliar, se debe establecer que ninguna falla, mal funcionamiento o combinación probable de fallas pondrá en peligro la operación segura del avión, excepto que no es necesario considerar la falla de los elementos estructurales si la probabilidad de tal falla es extremadamente remoto.

Los motores fallan de vez en cuando, por lo que debe haber una segunda unidad que pueda hacerse cargo si falla una. Lo mismo ocurre con las bombas de combustible, los instrumentos o incluso las ruedas: cada uno tiene una segunda unidad que puede tomar el relevo si falla la primera. Para las ruedas, esto es muy fácil de verificar: no encontrará una sola pata del tren de aterrizaje de un avión que tenga una sola rueda. Todos tienen dos ruedas o más .

O pilotos: El número mínimo de pilotos para una operación segura es de dos. Uno puede volar el avión (para que pueda aterrizarlo si el otro piloto está incapacitado), pero se necesitan dos para iniciar cualquier vuelo comercial.

Podría continuar con esa lista, pero creo que el concepto se ha vuelto claro: para cada elemento de un avión debe haber un segundo elemento redundante , excepto los elementos estructurales con una probabilidad de falla muy remota.

Esto se ha aprendido por las malas: algunos de los primeros aviones diseñados para el servicio de pasajeros (como el Junkers F-13 o el Fokker F.II ) tenían un solo motor. Algunos de los multimotores incluso se convirtieron en peligrosas trampas mortales cuando fallaba un motor. Con el tiempo, el deseo de aumentar la seguridad hizo de la redundancia el principio de diseño supremo de los aviones.

Los operadores militares tienen menos reparos en los diseños de un solo motor , porque usar menos motores mejora el rendimiento y reduce los costos de adquisición y operación.

Hay un avión con un solo motor en el medio del fuselaje, el Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk , y tiene la envergadura de un 737.

Global Hawk y B737; imagen de reddit.

Para que el motor propulse un avión comercial del tamaño de 737, tendría que ser más potente y enorme. Esto lleva a algunos problemas:

• Se va a comer el espacio de la cabina. En una era en la que las aerolíneas están encontrando formas creativas de incluir a más personas en el espacio disponible, esto es imposible.

• El motor grande significa que debe haber suficiente espacio libre entre el motor y el fuselaje; de ​​lo contrario, daría como resultado una mayor resistencia y un empuje reducido, lo que reduciría la eficiencia. Aumentar el espacio libre es bastante difícil para el motor de derivación alto montado en el fuselaje debido a las implicaciones de peso.

• Los pasajeros de los asientos traseros pueden no tener un viaje agradable debido al ruido del motor.

• Montar el motor en la parte trasera incurre en una penalización de peso de varias maneras: debe fortalecer el fuselaje trasero y, al mismo tiempo, pierde el alivio de la flexión del ala, lo que requiere fortalecimiento y tiene problemas de CG.

• Montar motores sobre el fuselaje tampoco es fácil de mantener.

• Solo para tener en cuenta, la redundancia y la seguridad son problemas importantes, especialmente en un avión comercial.

Esta pregunta explica los pros y los contras del motor dual vs single.

Creo que la razón principal es la seguridad adicional que proviene de la redundancia. Aparte de eso, un avión de pasajeros tiene mucha más gente a bordo, un avión de pasajeros con su único motor fallado sería mucho más peligroso para las personas en tierra que un pequeño avión monomotor.

Hay una serie de problemas que se me ocurren si un avión comercial del tamaño de un Boeing 737 tiene un solo motor turboventilador:

• Empuje insuficiente. El motor ahora debe producir el doble de potencia.
• Centro de gravedad desequilibrado. La configuración de cola pesada haría que el golpe de cola (tanto durante las operaciones en tierra como durante el despegue / aterrizaje) sea más probable. Además, los efectos del ascensor se verían muy reducidos.
• Falta de redundancia. Incluso antes de ETOPS, los aviones comerciales necesitan al menos 3 motores para volar rutas oceánicas.
• Pérdida de controles críticos en caso de falla no contenida del motor. Muchos componentes críticos, como el sistema hidráulico, el elevador y el timón, están ubicados cerca de la cola. En el caso de que se liberen escombros del motor, existe una alta probabilidad de que estos componentes se dañen y el avión quede incontrolable.