En primer lugar, no estoy de acuerdo con su evaluación: el ala de los grandes aviones comerciales está claramente debajo del fuselaje, para permitir que la cabina no se divida por el larguero del ala . El A380 tendría una mejor aerodinámica si los diseñadores hubieran interrumpido la cabina inferior por el larguero del ala, pero las aerolíneas no querían esto en absoluto. Mire la imagen a continuación: espero que esté de acuerdo en que el ala está claramente debajo de la mayor parte del fuselaje. Por qué se hace esto se ha respondido aquí y aquí .

Los grandes aviones comerciales tienen alas bajas para guardar sus largos trenes de aterrizaje. Los engranajes largos permiten estirar el fuselaje y aún poder girar durante el despegue. Las aeronaves grandes de ala alta con su posición de fuselaje baja son más fáciles de cargar y descargar, al precio de que el fuselaje tiene que comenzar poco después del tren de aterrizaje, por lo que no es posible estirarlo.

Un diseño de ala media es común en los aviones acrobáticos. Para un manejo ideal del balanceo , todas las partes deben estar alineadas a lo largo de un solo eje, y hacer esto complica el diseño del fuselaje. Solo para los aviones acrobáticos, los beneficios superan las desventajas. Vea la imagen de un Extra 300 a continuación:

Se selecciona un ala alta cuando la altura del tren debe ser baja para cargar y descargar, cuando el campo de visión hacia abajo del piloto no debe estar restringido (piense en el diseño de sombrilla en la Primera Guerra Mundial), cuando el ala debe tener más distancia al suelo durante el aterrizaje ( piense en planeadores) o cuando el ala debe pivotar horizontalmente (vea la imagen a continuación para ver un ejemplo). Tenga en cuenta que la combinación de un ala alta y un barrido del ala producirá demasiada estabilidad de deslizamiento lateral y debe corregirse con anhedral . Los tres (barrido, posición del ala y anédrico) cambian con el ángulo de ataque, y la combinación seguirá teniendo demasiada o muy poca estabilidad fuera del ángulo de ataque de diseño.

Como señaló Jan Hudec, la estabilidad de cabeceo y guiñada depende principalmente del tamaño y la ubicación de la cola, e incluso la estabilidad de balanceo se ve afectada por algo más que la ubicación del ala. La ubicación es un compromiso de muchos parámetros, a veces divergentes, y la estabilidad es solo una pequeña parte de ella.

Cuando el ala de una aeronave se ubica por encima del fuselaje, la aeronave generalmente se considera más estable.

Las alas altas aumentan la estabilidad en balanceo . No afecta significativamente la estabilidad en cabeceo y guiñada; para esos se necesita un diseño de cola apropiado.

Entonces, ¿por qué los grandes jumbojets comerciales generalmente tienen sus alas ubicadas hacia el centro de la aeronave (de arriba hacia abajo)?

Es más eficiente.

A primera vista, este diseño parece extraño ya que uno de sus principales objetivos es la estabilidad en vuelo.

No, no lo es.

Lo más importante es la estabilidad en el tono, porque el tono está relacionado con la velocidad y la gestión de la energía. Pero eso solo necesita un estabilizador horizontal apropiado y el ala alta o baja no importa. La estabilidad en guiñada también es importante, pero eso se logra con un estabilizador vertical apropiado, nuevamente con poca diferencia entre el ala alta y baja.

Pero en balanceo, el avión no debe ser demasiado estable . La alta estabilidad al balanceo provoca la oscilación del balanceo holandés y reduce la maniobrabilidad. Por lo tanto, los aviones están diseñados para ser solo ligeramente estables en balanceo.

E incluso para la estabilidad al balanceo, los diseños de ala baja y alta se pueden ajustar con relativa facilidad para la cantidad correcta. La estabilidad al balanceo se puede aumentar agregando diedro y disminuir agregando anédrico según sea necesario.

Hay regulaciones en cuanto a

1. Tasa de lanzamiento
2. Tasa de rollo
3. Velocidad de guiñada

Fuera de esto, las regulaciones con respecto a la velocidad de rotación son las siguientes:

§23.157 Tasa de rollo.

(a) Despegue. Debe ser posible, utilizando una combinación favorable de controles, hacer rodar el avión desde un viraje con peralte constante de 30 grados hasta un ángulo de 60 grados, para invertir la dirección del viraje dentro de:

1. Para un avión de 6,000 libras o menos de peso máximo, 5 segundos desde el inicio del balanceo; y
2. Para un avión de más de 6,000 libras de peso máximo, W+5001,300 segundos, pero no más de 10 segundos, donde W es el peso en libras.

(b) El requisito del párrafo (a) de esta sección debe cumplirse cuando el avión haga rodar el avión en cada dirección con:

1. Flaps en posición de despegue;
2. tren de aterrizaje retraído;
3. Para un avión monomotor, a la máxima potencia de despegue; y para un avión multimotor con el motor crítico inactivo y la hélice en la posición de mínima resistencia al avance, y los demás motores a la máxima potencia de despegue; y
4. El avión se trimó a una velocidad igual a la mayor de 1.2VS1 o 1.1VMC, o lo más cerca posible de trimado para vuelo recto.

(c) Enfoque. Debe ser posible, utilizando una combinación favorable de controles, hacer rodar el avión desde un viraje con peralte constante de 30 grados hasta un ángulo de 60 grados, para invertir la dirección del viraje dentro de:

1. Para un avión de 6,000 libras o menos de peso máximo, 4 segundos desde el inicio del balanceo; y
2. Para un avión de más de 6,000 libras de peso máximo, W+2,8002,200 segundos, pero no más de 7 segundos, donde W es el peso en libras.

(d) El requisito del párrafo (c) de esta sección debe cumplirse cuando el avión haga rodar el avión en cada dirección en las siguientes condiciones:

1. Flaps en la(s) posición(es) de aterrizaje;
2. Tren de aterrizaje extendido;
3. Todos los motores funcionando a la potencia para una aproximación de 3 grados; y
4. El avión trimó en VREF.

Por lo tanto, un plano demasiado estable no puede lograr tales velocidades en el número de máquina prescrito y la deflexión de la superficie de control. Por lo tanto, la posición del ala se mantiene para cumplir con este requisito. Además, si cree que tal configuración del ala haría que el avión fuera intrínsecamente inestable, las computadoras modernas en el avión con sistemas de retroalimentación adecuados se encargan de eso.