¿Cuáles son algunas de las ventajas y desventajas de tener el ala encima del avión? [duplicar]

Los conceptos SUGAR Volt y SUGAR Freeze utilizan un ala alta únicamente para hacer posible un arriostramiento eficaz. Es un diseño para un mundo donde el petróleo cuesta $200 por barril y más. Principalmente, dos cosas hacen que su aerodinámica sea mucho más eficiente que los diseños actuales:

• Una relación de aspecto muy alta de su ala, habilitada por el arriostramiento, y
• Un número de Mach de vuelo más bajo, que a su vez hace que el ala sea más eficiente al requerir menos barrido. Boeing no da un número de Mach en su página web , pero apostaría a que está alrededor de 0,75. Ver aquí para una discusión de un diseño muy similar.

Los aviones de pasajeros de hoy utilizan un ala baja que les permite guardar sus largos trenes de aterrizaje y colocar el larguero del ala debajo de la cubierta de pasajeros. Los engranajes largos permiten estirar el fuselaje y aún poder girar durante el despegue. Los aviones grandes de ala alta, con su posición de fuselaje baja, son más fáciles de cargar y descargar, al precio de que el ahusamiento del fuselaje debe comenzar poco después del tren de aterrizaje, por lo que no es posible estirarlo.

Ambos conceptos utilizan diseños de motor bastante especulativos, en el caso del SUGAR Volt incluso uno con propulsión híbrida de gas natural/eléctrica con baterías a bordo. El SUGAR Freeze utiliza un motor menos especulativo que quema gas natural licuado. En el estudio SUGAR, Boeing fijó el objetivo de reducir el consumo de combustible en un 70%.

En aviones más pequeños, es menos probable que un ala alta entre naturalmente en un picado en espiral; el CG (centro de gravedad) bajo en relación con el CL (centro de sustentación) significa que el avión tiende a volver a una actitud de alas niveladas en lugar de permanecer en un banco si una térmica levanta un ala. Esto no es tanto una preocupación con algo tan grande como el concepto de avión de pasajeros en la foto.

Las alas altas más grandes significan que no hay un larguero de ala grande ni sistemas de combustible que se extiendan a través o justo debajo de la plataforma de carga. Esta es una de las principales razones por las que los transportes militares son de ala alta, por lo que la cubierta puede ser plana sin ocupar un volumen de carga utilizable elevando toda la cubierta por encima del larguero del ala (el ala alta también mantiene los motores a salvo de los peligros de las pistas de aterrizaje "no mejoradas"). en bases delanteras). Sin embargo, en un avión comercial, significa que el spar ahora se encuentra en la cabina de pasajeros, por lo que no se ve mucho en los aviones a reacción (el Dash 8 y otros turbohélices lo usan por necesidad y, por lo general, requieren un "camello"). joroba" para sacar el mástil de la cabina). Este concepto parece dividir la diferencia, usando una abrazadera delgada debajo del fuselaje para reforzar un larguero de ala alta más delgado.

Las alas altas, especialmente las alas en flecha en aviones de gran masa, tienen una mayor tendencia al balanceo holandés. Esta es una "inestabilidad estable" en la que un ala gana sustentación debido a un ligero viento cruzado o guiñada/deslizamiento lateral, levantando ese ala e induciendo un ladeo, lo que crea un deslizamiento lateral hacia el otro lado que levanta el ala e induce un deslizamiento lateral en la otra dirección . . En última instancia, esto da como resultado un movimiento de balanceo circular o en forma de 8 del fuselaje, similar al balanceo de un barco, que puede hacer que los pasajeros se sientan mareados.

Los aviones de ala alta tienden a ser más susceptibles a esto porque su centro de gravedad está por debajo de su centro de sustentación, por lo que su tendencia natural es volver al nivel de las alas, pero en los aviones grandes y pesados, este asentamiento lleva tiempo, durante el cual el avión desarrolla el deslizamiento lateral que levanta el ala opuesta, provocando la sobrecorrección que continúa el movimiento de balanceo. Para contrarrestar esto, los aviones grandes de ala alta generalmente se diseñan con algún ángulo anédrico (hacia abajo) en el ala. Esto primero baja el centro de sustentación, ya que parte del ala ahora está más cerca del centro de masa. Más importante aún, el vector de sustentación de cada ala ahora apunta hacia afuera del fuselaje en lugar de directamente hacia arriba en oposición a la gravedad. Estos dos cambios se combinan para relajar la tendencia natural del avión a autonivelarse y, por lo tanto, la tendencia al rollo holandés.

Los aviones de ala baja tienden a evitar el giro holandés en sentido contrario; su centro de gravedad está por encima del centro de sustentación de las alas. Debido a esto, el avión tenderá a permanecer en un ángulo inclinado, similar a un ala alta con anédrico pero por diferentes razones. Debido a que esto puede conducir a inestabilidades como salidas en espiral, incluido el temido picado en espiral, las alas bajas de las aeronaves suelen tener un ángulo diedro (hacia arriba), lo que le da a la aeronave algunas características de autoestabilización en ángulos de alabeo bajos y, al mismo tiempo, evita el balanceo holandés.

Por último, como lo ilustra la respuesta de aeroalias, las alas altas tienen soportes de motor altos. La mayoría de los diseños de aviones de pasajeros modernos tienen motores debajo de las alas a los que se puede acceder desde muy cerca del suelo (ya sea de pie o en una simple escalera de mano) y se pueden quitar de la aeronave mientras se sostienen con cunas bastante simples sobre ruedas. Los motores montados en lo alto de la estructura del avión (como en los aviones de ala alta, pero también los motores de cola en T montados en el fuselaje y el motor de la línea central de los motores trimotores como el DC-10 y el 727) pueden requerir un selector para llegar, y potentes elevadores de acordeón para soportar el motor mientras se retira. Esto aumenta los costos de mantenimiento y reduce la oportunidad de realizar inspecciones significativas en la puerta.

La posición del ala está determinada por la estabilidad requerida, la necesidad de aterrizar en pistas no preparadas, etc.

En general, los aviones de ala alta tienen más estabilidad lateral en comparación con el diseño de ala baja. En caso de diseño de ala baja, la estabilidad deseada se logra mediante diedro.

El ala baja tiene la ventaja de un fácil mantenimiento ya que están cerca del suelo. En el caso de ala alta, generalmente requiere equipo especializado para el mantenimiento del motor, etc.

fuente: www.aviation-news.co.uk

Fuente: www.robins.af.mil

Otra ventaja del ala alta es que las aeronaves pueden aterrizar en pistas no preparadas o semipreparadas, ya que el ala alta (y la posición del motor) ofrece cierta protección contra los escombros.

Fuente:www.saairforce.co.za

Además, en el caso de aeronaves de ala alta, el efecto suelo es menor. Esto evita que los aviones más pequeños 'floten' y mejora las características de aterrizaje.

Desde el punto de vista estructural, los aviones de ala alta pueden tener un piso plano para facilitar la carga/descarga y el uso de tarimas estándar. En caso de ala baja, el larguero atravesará esa sección del fuselaje. Por otro lado, un diseño de ala alta limita la altura de la cabina por la misma razón.

En el caso de las aeronaves civiles, la facilidad de mantenimiento es una de las principales razones para utilizar alas bajas.