As aeronaves de asa alta representam desafios de engenharia mais difíceis do que as aeronaves de asa baixa?

Na verdade, na construção de aeronaves, a tensão é preferível à compressão: os aviões são estruturas de paredes finas e as forças de compressão introduzem flambagem.

Em uma aeronave de asa baixa, a fuselagem está pressionando para baixo na metade superior da asa, a parte que está sob compressão. De fato, membros da estrutura do chassi bastante complicados são necessários para a interseção da fuselagem / asa para aeronaves de asa baixa: eles precisam de diédrica da asa, para que a asa pareça pré-dobrada no ponto de maior momento de flexão.

Portanto, embora as asas alta e baixa tenham algumas diferenças na implementação estrutural, esses não são os fatores decisivos no layout. As considerações de design para uso operacional são o que impulsiona a escolha da asa alta-baixa-média. Foto abaixo de Torenbeek, representando o Galaxy C-5.

1. Projetos de asas altas são geralmente aplicados a aeronaves que precisam de carregamento / descarregamento rápido e / ou operam em aeroportos com equipamento terrestre limitado.

   • Asa fora do caminho: bom para carregar / descarregar e para abas longas e prolongadas em aeronaves STOL.
   • Piso próximo ao solo: fácil manuseio da carga, bom acesso aos passageiros, sem necessidade de pistas de pouso.
   • Mais espaço para hélices.
   • Menor arrasto induzido em alta elevação.
   • Comportamento auto-estabilizante do rolo.

2. A asa média tem o arrasto mais baixo dos três layouts em alta velocidade, mas apresenta um problema específico ao passar a asa pela fuselagem. A asa deve ser uma estrutura completa, porque possui as maiores cargas de flexão no centro da asa e não queremos nenhum orifício lá, o melhor é fazer o orifício na fuselagem para conduzir a asa. Mas esse pedaço da fuselagem não pode ser usado para passageiros ou carga.

3. Asa baixa geralmente é aplicada em aeronaves de passageiros porque:

   • O material rodante pode ser facilmente recolhido.
   • A asa forma uma estrutura de impacto que absorve energia em caso de colisão. Embora os tanques de combustível estejam na asa ...
   • A asa está totalmente embaixo do chão e não impede a passagem na fuselagem.
   • Uso ideal do efeito de solo durante a decolagem e aterrissagem.

Nos 1950s, para o F27, foi tomada a decisão de implementar um design de asa alta para seu sucessor pretendido no DC3: a análise de mercado mostrou uma participação de mercado significativa fora da Europa e dos EUA, em aeroportos sem as mais recentes instalações. Da wikipedia:

while a high-mounted wing had been selected as it produced a higher lift coefficient than a lower counterpart, it also enabled easier ground loading due to a lower floor level and provided unfettered external views to passengers without any weight increase.

E quem não gostaria de visões externas irrestritas?

As intuições dependem da aplicação. A madeira é muito forte na compressão, o aço na tensão. E também devemos considerar as forças de carga G, que apenas aumentam a situação.

Os projetistas de aviões, ao longo dos anos, aprenderam a usar conceitos estruturais fundamentais sólidos para avançar dos cabos de tensão opostos (muito fortes, não aerodinâmicos) para o design cantilever (triângulos carregados em tensão e compressão), distribuição de carga (pele estressada) e design tubular (resistência do arco), bem como materiais de construção aprimorados, como alumínio, ligas de aço e titânio.

Embora o apego a uma asa alta em vez de descansar em uma asa baixa faça sentido, as maiores cargas estão nas próprias asas e as partes da fuselagem suportam a força de flexão do leme e do elevador.

Então você tem uma fuselagem muito forte, apoiada ou suspensa nas longarinas da asa. Os transportes militares parecem favorecer as asas altas, as asas baixas dos aviões. Nenhuma evidência forte para ambos os casos. Mas muitos parafusos o tornam forte.

os problemas de tensão de tração versus compressão foram resolvidos em grau satisfatório há muitos anos, o que significa que o caminhos de carga para aeronaves de asa alta versus baixa, na verdade, não são diferenciadores de design, mas existem outras questões a seguir.

As asas baixas fornecem um local natural para um trem de pouso de posição ampla, possibilitando pousos estáveis ​​e fácil manuseio no solo. Mas as asas altas são menos propensas a serem danificadas pelo impacto de pedras ou arbustos no chão.

Em um layout de asa baixa, você pode posicionar os assentos do piloto e do copiloto sobre a longarina da asa principal para que eles não reduzam o espaço da cabine, enquanto uma passagem da longarina principal em um layout de asa alta pode reduzir o espaço livre na cabine. No entanto, uma asa baixa interfere com a visão do piloto do solo, enquanto uma asa alta não.

Essas diferenças - que não têm nada a ver diretamente com as tensões na estrutura da aeronave - afetam o processo de tomada de decisão do piloto em relação à compra e vôo de uma asa baixa, em vez de um avião de asa alta.

Convido os especialistas aqui a adicionar seus comentários.

Para eficiência de peso estrutural, a tensão vence porque a rigidez não é um fator. Isso significa que, se a eficiência estrutural for sua principal prioridade, uma asa alta, apoiada em suportes, ou para cabos de peso ainda menor, vence.

Com o apoio do suporte, os principais acessórios estruturais são juntas de pino simples, e o componente de maior tensão, o suporte da asa, está em tensão, exceto durante carregamento reverso ou negativo, onde está em compressão, mas onde o requisito é menor. Há uma carga de compressão moderada ao longo do eixo da longarina direcionada para a raiz da asa e ao longo da tampa superior da longarina no acessório do suporte, mas nada como a tensão de compressão em uma estrutura totalmente em balanço na raiz da asa.

E para uma melhor visualização, realmente leve ao extremo. Olhe para um parapente. Você não pode comprimir uma string. A asa é "alta" e tudo está sob carga de tensão. E a coisa toda pesa, talvez, 10lbs, mas pode levantar o 200 + ou o 20 + vezes o seu peso.

Observe que em aviões de asa alta em balanço, como um transporte militar ou um Dash 8, a colocação da asa tem pouca vantagem estrutural e há outras questões a favor de uma ou de outra, como carregamento etc.