Por que não há aviões de passageiros de asa mista em operação?

Todos os estudos que até agora mostraram uma vantagem para os corpos de asa combinada (BWB) foram falhos.

O truque mais usado é comparar um avião existente com um BWB hipotético que usa motores igualmente hipotéticos de eficiência aprimorada, como o que poderia ser esperado 20 anos no futuro. Isso mascara a ineficiência do conceito da BWB e faz com que a combinação seja lançada.

O BWB sempre terá mais área de superfície do que um design convencional comparável. Isso se traduz em mais arrasto de fricção e mais massa de pele, o que mais do que compensa qualquer vantagem dada pela maior raiz da asa (que ajuda a reduzir a massa da asa). Se você gosta de dados reais, use o Avro Vulcan como um BWB inicial e compare-o com seus contemporâneos. Note que as tentativas de design de um avião baseado no Vulcan (tipo 722 Atlantic) não levaram a lugar nenhum.

Por que esses estudos do BWB são publicados? O autor recebe mais atenção quando reivindica uma "revolução revolucionária" do que quando é mais honesto e admite que o conceito é um fracasso. Até mesmo a Boeing ou a Airbus gostam de publicar os estudos do BWB, de modo que o público tem a impressão de estar à frente da concorrência. É repugnante ler esses estudos academicamente desonestos - você precisa gastar tempo para cavar até o fundo da coisa e desvendar o enredo; no entanto, depois de ter feito isso algumas vezes, todos se tornam semelhantes. Mas comparado aos estudos feitos há 60 ou 80 anos, onde o autor realmente lista o que ele fez e por que não deu certo (que é a única maneira de aprender alguma coisa), esses estudos modernos são uma perda de tempo.

Como qualquer outro artefato de engenharia, os aviões são um produto de compromissos entre projeto, perfil de missão, aerodinâmica, dinâmica de voo, estruturas, motores, sistemas, requisitos de manutenção, requisitos de aeroportos etc. Como Jack Northrop estava certo: As asas voadoras e os projetos de asa misturada são a solução aerodinamicamente perfeita para aeronaves pesadas subsônicas, com um benefício adicional de uma seção transversal de radar muito ideal para aplicações militares.

Quando eu era estagiário na Boeing em Everett, WA em 2000, consideramos a idéia de voar asas para transportes civis. Embora a aerodinâmica os torne muito atraentes para projetar e construir, há várias preocupações adicionais que, combinadas entre si, impedem o desenvolvimento de um transporte civil nesta configuração.

FACILIDADE DE MONTAGEM - É mais fácil montar uma fuselagem semi-monocêntrica e caixa de asa ao contrário de uma única caixa de asa grande com uma cabine dentro.

INFRAESTRUTURA AEROPORTUÁRIA: As asas voadoras terão vãos muito grandes, que empurram os limites dimensionais das pistas existentes, pistas de taxiamento, plataformas de rampa, portões terminais, etc., limitando as rotas para os aeroportos que podem acomodar essas aeronaves. Isto tem um efeito direto na flexibilidade operacional para as companhias aéreas que buscam maximizar as rotas ótimas, grandes quantidades de tráfego de passageiros pagantes, etc.

O volume interno a ser pressurizado será bastante grande. Usando um cilindro dentro do corpo de asa misturada (BWB) como compartimento de pax é factível. Pena de peso, estrutura aumenta para cargas envolvidas para compartimentos pressurizados (passageiros e carga crítica).

Considerando a manutenção, inspeções de estruturas compostas e reparos de superfícies com curvas compostas e finura superficial crítica deixam muito a desejar. Um desses custos a longo prazo: consumo de combustível. As companhias aéreas prestam atenção a isso, pois é a maior despesa a longo prazo. Pode ser um acréscimo se os custos da milha de assento forem comprovados.

Seguro. Nenhuma aeronave comparável existente para compará-lo. O que você acha que a cobertura vai custar? Contadores e estatísticos não são tolos. Historicamente, o design de aeronaves sempre superou as habilidades das usinas de energia. Vai ter que considerar projetos com usinas de energia existentes em mente. O SR-71 voou pela primeira vez com o J-75 porque o J-58 ainda não estava lá. Nem considere o que será uma usina em vinte anos.

A confiabilidade do despacho precisa ser levada em consideração em todas as fases do projeto. Montar os motores na parte superior do BWB vai fazer mudanças rápidas no motor, sem falar nas inspeções pré-vôo e pós-vôo, muito abaixo na minha lista de coisas favoritas a fazer. A infra-estrutura de serviços terrestres precisará de muita reflexão.

Onde você propõe armazenar combustível na estrutura? Ao lado do compartimento de passageiros? Carga de auto-carregamento não vai gostar disso.

A eficácia marginal da superfície de controle vai diminuir o envelope de peso e balanço permitidos. O movimento do combustível para acomodar o movimento da carga de autotransmissão e a colocação de carga sem autotravamento aumenta a complexidade. não aceitável. As companhias aéreas vivem pelo Diretor KISS .

Fabricantes de aeronaves e companhias aéreas de todos os tipos vêm considerando aeronaves BWB há vinte anos e ainda não colocaram uma em serviço. Pergunte-se por quê.

O leme simples ou até mesmo duplo não funciona com uma asa voadora. Isto é devido a uma relação comprimento / envergadura. As aeronaves normais têm uma relação de comprimento / envergadura de mais de 1. As alas voadoras, por outro lado, têm uma relação de menos de 1. Para resolver este problema, o projetista tem que aumentar o leme ou adicionar mais leme. Até 4 em YB-49 por exemplo. Mas este leme ampliado ou adicionado também fornece resistência adicional, negando assim a vantagem de baixo arrasto que a asa voadora deve dar.

Para projetos sem rumo, o problema é a estabilidade da guinada. Para fornecer controle de guinada, as aeronaves sem leme usam algum tipo de sistema diferencial de frenagem. O problema é que este sistema não fornece estabilidade estática como um leme. Para criar alguma aparência de estabilidade de guinada, o sistema de freio diferencial deve ser ajustado regularmente durante toda a duração de um vôo. Feito manualmente, isso teria cansado o piloto rapidamente. Portanto, uma aeronave sem leme precisa de alguma forma de FCS autônomo para lidar com isso. Esse sistema automatizado contabiliza o custo extra e adicionou um ponto extra de falha. Isso limita o uso desse tipo de projeto a um único avião militar e não a um avião comercial consciente de custos.

As respostas acima são todas muito boas, mas eu suspeito que a razão mais importante para a falta de aeronaves de passageiros em serviço pode ser a mais simples: os passageiros parecem não gostar muito deles.

"A Boeing desenvolveria uma aeronave comercial de asa misturada em seus 20 anos de planos comerciais, mas encontrou em seus testes iniciais do projeto que os passageiros não gostaram de forma alguma. dos assentos apenas não geraram um resultado favorável e isso fez com que a Boeing abandonasse todas as aplicações comerciais para o projeto de asa misturada, mas não para aplicações militares ". [ênfase adicionada]

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Tudo o que foi dito, eu estaria interessado em ver se os passageiros poderiam ser induzidos a mudar de idéia sobre isso por uma combinação de:

1) Melhoria da tecnologia de exibição e iluminação nos anos desde que este design foi testado pela última vez. (Supondo que o problema foi claustrofobia causada pela falta de janelas).

2) Largura da sede e inclinação perpetuamente em projetos existentes para classe econômica. Se o design de uma asa combinada permite até mesmo um pouquinho de espaço extra (percebo que há uma análise acima para sugerir que não, mas se ), os viajantes com orçamento limitado que estão literalmente sentindo o aperto podem ser conquistado.

3) Se os projetos de asa misturados são mensuravelmente mais rápidos do que suas contrapartes asa-e-fuselagem, isso é de ouro. Se você perguntar a um participante do grupo focal se ele gosta de janelas, eles naturalmente dirão que sim; mas se você pedir a eles que classifiquem o valor de windows versus reduzir algumas horas de vôo, você poderá obter uma resposta diferente.

Blended wings are more beneficial when it comes to fuel efficiency increase and noise reduction.

Isso não foi provado. Pode haver benefícios aerodinâmicos, mas infelizmente uma aeronave também precisa ter uma estrutura de suporte. E se olharmos para uma configuração convencional, vemos um vaso de pressão (a fuselagem) suportado por uma superfície de levantamento (a asa). Cada um tem sua própria função e é otimizado para isso:

• A fuselagem tem uma seção transversal redonda, porque essa é a forma mais leve de vaso de pressão que podemos fazer. Incline-o, e ele também fornece alguma sustentação.
• A asa tem a área de superfície mais baixa com a qual podemos nos afastar, para minimizar o arrasto de fricção. Outros fatores na equação de otimização são o arrasto induzido e o peso estrutural.

Agora combine as duas funções. Uma asa misturada ou um corpo de elevação precisa ser pressurizado também, como faremos isso? Qualquer coisa além de um cilindro de pressão será pesado, e o peso extra leva uma penalidade de arrasto. Se visualizarmos um cilindro de pressão dentro da asa misturada, imediatamente começaremos a nos perguntar se a asa não é muito grande para a carga necessária do passageiro.

Comece com uma carga útil do passageiro, construa uma embarcação de pressão em torno deles, forneça superfícies de elevação ... Eu ainda venho com o layout convencional. Aves, morcegos e insetos também têm esse layout, a natureza também não viu as vantagens de uma asa misturada. A resposta à sua pergunta pode ser simplesmente que o layout convencional é o melhor.

O primeiro passo seria um transporte militar da BWB. Os drones com escala X48B / X48C ajudaram a entender muitos problemas associados ao controle. O custo do bombardeiro B2 foi principalmente resultado de materiais stealth iniciais, uso inicial em larga escala de compostos. Se um B2 fosse reprojetado com materiais stealth atuais e custos compostos reduzidos, custaria uma fração desse valor para ser construído. O desafio substancial remanescente com grandes aeronaves BWB é a pressurização. A forma do tubo e da asa é muito mais fácil de pressurizar (a asa não é um tubo pressurizado é uma das formas mais fáceis de pressurizar). Aeronaves BWB parecem ter superfície maior, mas isso não é verdade em comparação com uma aeronave com a mesma capacidade carga / pax. Além disso, o que importa não é a área de superfície total, mas sim o aumento total versus o arrasto total. Um corpo de alta elevação com menor razão de resistência ao arrasto permite maior altitude de cruzeiro, o que reduziria bastante as necessidades de combustível. O avião de passageiros BWB proposto é quase o mesmo que um A380, com um comprimento muito menor, cabine muito mais larga, capacidade de transportar carga mais longe na asa. Um A380 tem 4 motores turbofan razoavelmente grandes. Um BWB do mesmo tamanho teria 3 turbofans de tamanho similar na fuselagem traseira.

Link do relatório ... link

O BWB foi um bom passo em frente a partir da configuração de tubo e asa, mas agora, o design mais eficiente e útil surgiu. Mesmo isso não garante a produção. Assim como o BWB não foi aceito por ser um projeto muito radical, a Fuselagem de Elevação levará anos para ser aceita. Mais pesquisas por vir.