Quais são algumas desvantagens de ter uma hélice de ponta de asa em uma aeronave?

A penugem não é realmente um problema, se você pode usar um suporte em um motor mais interno, também pode fazê-lo na ponta. Existem os principais inconvenientes do 3:

1. A estrutura da asa deve ser mais forte: os motores são pesados, quanto mais distantes, mais robusta a estrutura deve ser para sustentá-los. Asas mais fortes significam mais peso e possivelmente uma seção transversal mais espessa. Nem há boas características em uma asa
2. Menor taxa de rolagem: quanto mais longe os motores, maior o momento do braço e mais lenta será a sua taxa de rolagem. Pense nos skatistas girando, quanto mais afastados os braços do corpo, mais devagar eles giram. O mesmo princípio está em ação aqui, então você precisa de ailerons maiores para lhe proporcionar capacidade de manobra, mais peso, custo e complexidade
3. Segurança em um cenário de falha de um único motor: os motores nas pontas das asas causarão mais guinadas em uma única falha do que os motores a bordo, portanto, você precisará de um leme maior para neutralizá-lo. Um leme maior significa mais peso e custo, e também existem limites - eventualmente, você chegará ao ponto em que não poderá neutralizar a força de maneira eficaz e uma falha no motor causará uma perda de controle. O início da guinada também será mais rápido, dando menos tempo para o piloto reagir, e não há nada que você possa fazer sobre isso; um leme maior não ajuda no tempo de reação. As conexões cruzadas mecânicas podem ser usadas para compartilhar a potência da asa em caso de falha de um único motor, como o helicóptero V-22 Osprey, Chinook, no entanto, aumentam peso, custo e complexidade. Além disso, esses sistemas não são perfeitos, uma falha de um único mecanismo ainda é uma possibilidade

Mover o impulso (e peso adicional) para as pontas das asas cria mais desvantagens do que benefícios.

Guinada - por causa do momento de inércia aumentado (em comparação com o fato de os motores estarem mais próximos da fuselagem - a linha central da massa), seria mais difícil iniciar mudanças de guinada, além de mais difícil de parar ou reverter. Os diferenciais de empuxo esquerdo / direito podem ser usados, o que certamente aumentaria a taxa de mudança de guinada, mas você deve considerar o custo de tempo de alterar a força de cada motor rapidamente. E isso se torna um problema muito sério se você tiver uma falha de um lado, deixando apenas uma ponta da asa gerando todo o impulso. Dependendo da geometria da aeronave e do tamanho do estabilizador vertical, talvez nem seja possível combater a força de guinada gerada por um motor que produz impulso suficiente para manter a aeronave voando.

Rolagem - Semelhante ao problema da guinada, a taxa de rolagem seria reduzida quanto mais os pesos fossem afastados da linha central.

O V-22 Osprey é um exemplo desse design. As asas são mantidas curtas para minimizar o aumento do momento de inércia, mas os requisitos operacionais do veículo (VTOL) exigiam que ele tivesse hélices grandes (rotores), portanto as asas tinham que ser longas o suficiente para impedir que as pontas do hélice batessem no fuselagem.

Além disso, vibrações e efeitos externos (turbulência) nas estruturas das asas teriam que ser considerados. Mesmo em condições operacionais normais, as asas estariam sujeitas a vibrações aumentadas que poderiam criar falhas na estrutura em algumas situações complexas de ondas compostas. Os projetistas de aeronaves já lidam com isso e modelam esses cenários, mas a complexidade aumenta (suspeito exponencialmente) à medida que a força vibracional é movida ainda mais em direção à ponta da asa.

Outro atributo não-voador que uma hélice montada na ponta da asa pode dirigir é o comprimento do trem de pouso. Como existem distâncias mínimas livres para a ponta da hélice aterrar durante o táxi, e as asas podem ceder ou mergulhar durante uma curva durante o táxi, você pode ter que alterar o comprimento da engrenagem (o que pode causar outros problemas).

Finalização de coisas menores:

Isso pode afetar a largura mínima da pista necessária. Asas passarão bem sobre a grama, mas adereços / motores podem arriscar soprar poeira / poeira / plantas e inalá-los, causando FOD. Qualquer obstrução ao lado da pista pode ter consequências.

Pequeno aumento no risco de incêndio devido a faíscas do motor, porque a faísca pode cair no abrigo em vez de cair no asfalto duro da pista.

Aumento do risco de socorristas no caso de um incidente / acidente, porque as partes móveis podem forçar as propostas de colisão a recuar um pouco mais, diminuindo ainda mais o tempo de atenuação do fogo.

Motores sobre grama / solo macio podem fazer pousos e decolagens um pouco mais silenciosos como um benefício. Não tenho certeza se os passageiros acharão mais silencioso ou mais alto.

Para mim, uma desvantagem espetacular das hélices de ponta de asa é que elas são potencialmente desastrosas em vento de popa ou aterrissagem, ou aterrissagens com turbulência significativa. Qualquer piloto que tenha voado por tempo suficiente teve pousos onde as pontas das asas chegaram bem perto do chão. De fato, em um pouso cruzado com o vento, você deve ter sua asa do lado do vento um pouco mais baixa que a outra asa, que ficará na sombra parcial da fuselagem. Com as hélices de ponta de asa, agora você tem menos espaço para rajadas de surpresa, mas o mais importante é que as consequências são muito piores. Você pode danificar um suporte e, de repente, ter um impulso assimétrico no pior momento possível.

Uma segunda desvantagem são as colisões no solo. Arranhões nas pontas das asas são relativamente comuns em todos os tamanhos de aeronaves usadas por todos os tipos de operadores. Eles são quase sempre inconseqüentes. Com uma hélice de ponta de asa, esses incidentes causariam muito mais danos às duas embarcações e provavelmente causariam lesões devido a detritos voadores.

E, é claro, como outros já mencionaram, a perda de um motor implica que o centro de impulso estará muito longe do centro de massa e do centro aerodinâmico da aeronave. Na decolagem, particularmente, não é isso que você deseja. Já é difícil lidar com gêmeos regulares, que têm os motores o mais longe possível. É apenas uma má ideia.