Por que uma fuselagem de avião tem uma seção constante sobre seu comprimento em vez de uma forma de gota de lágrima?

On the other hand, fuselage on an airliner is most of time bullet shaped.

Não, não é. Uma “forma de marcador” tem uma extremidade plana, que é onde a maior parte do arrasto é gerada (em velocidades subsônicas). Mas essa forma nunca é usada em veículos voadores, exceto em foguetes, onde o final é ocupado pelos motores de foguete.

Em vez disso, as companhias aéreas sempre têm uma cauda de “barco” afunilada, inclinando-se suavemente para evitar a separação (às vezes com ajuda de strakes ). A forma resultante é como se você dividir uma gota no ponto mais largo e inserir um pedaço de cilindro. E a diferença no coeficiente de arrasto entre gotículas e gotículas com seção de cilindro inserida é muito pequena.

Ainda assim, uma forma continuamente variável é ligeiramente melhor que a seção cilíndrica. E o primeiro avião tinha isso. Provavelmente, a última delas foi a Constelação da Lockheed . O formato era ótimo aerodinamicamente, mas era caro de construir, tornava mais difícil garantir que todos os elementos tivessem resistência adequada para suportar a pressurização, toda vez que obtinham uma versão maior tinham que redesenhar todos os quadros e em operação não era exatamente conveniente para o carregamento de qualquer um.

Em contraste, a seção tubular é muito mais fácil de projetar, mais fácil de fazer e quando eles querem fazer uma versão maior do avião, eles inserem mais alguns quadros e montam motores mais strongs para corresponder ao aumento de peso - entre A318 e A321 ou entre todas as variantes do B737-MAX, a grande maioria das peças é a mesma e há apenas um número diferente de quadros e mecanismos diferentes. E é simples de carregar - os assentos são montados em trilhos retos e os contêineres simplesmente se encaixam no compartimento de carga. E a diferença no arrasto é pequena o suficiente para que a fabricação e a praticidade mais baratas compensem facilmente o aumento do consumo.

    

Algumas coisas

• Um dos principais objetivos do vôo do planador é torná-lo o mais aerodinamicamente eficiente possível. Para os aviões de passageiros, é para torná-lo tão eficiente economicamente quanto possível. Isso significa que ele tem que carregar tanto quanto os passageiros (ou carga; às vezes, há pouca diferença) para o volume de fuselagem dado.

• Os projetos do tipo planador em aviões de passageiros aumentarão significativamente a possibilidade de ataque da cauda.

• O que é bom para o vôo de baixa velocidade não é exatamente ótimo para o regime de vôo de alta velocidade. As cargas associadas são diferentes.

• O design aerodinâmico do planador é baseado em uma coisa - não há motor. Isso significa que o arrasto deve ser mantido em um mínimo absoluto para qualquer tempo de voo significativo. O designer da companhia aérea, no entanto, tem o luxo de motores - ele / ela pode pagar alguma penalidade na forma de arrasto para melhorar outras características de desempenho.

• Qualquer projeto é uma troca - a estrutura na parte traseira de um planador consome sua capacidade de carga. Isso é tolerado porque os ganhos da redução do arrasto superam o peso adicional. No entanto, este não é o caso de um avião de passageiros.

• A eficiência aerodinâmica não é tudo - há aeronaves que são descaradamente ineficientes aerodinamicamente, mas voam de qualquer maneira porque servem ao propósito.

• A asa carrega o combustível em um avião. Uma fuselagem em forma de gota exigiria que a asa estivesse bem à frente do cg (ou você tem que fortalecer e aumentar o tamanho da fuselagem por onde passa o mastro). Isso aumentaria o tamanho do estabilizador horizontal (ou exigiria uma fuselagem mais longa), aumentando o peso.

• Também há questões práticas - a fuselagem com a mesma forma aumentaria o tempo de embarque / desembarque, reduziria o potencial para desenvolvimento adicional (é difícil encaixar as seções da fuselagem nesse caso) entre outros.

Um ponto importante é que você está considerando apenas planadores recreativos. Se você considerar planadores projetados para o transporte, você pode ver que sua forma se assemelha a aviões de passageiros, um bom exemplo seria a planadores transportando tropas da Segunda Guerra Mundial.

Horsa da velocidade aerodinâmica ; Domínio Público, Link

    

Aeronaves realmente têm uma forma de lágrima alongada em um perfil lateral. Na aerodinâmica, isso geralmente é chamado de 'barco que segue' um objeto.

O planador tem muito mais uma forma de gota de lágrima - e por isso eu entendo que você quer dizer o girino como a forma da fuselagem com uma cauda longa e esbelta - vazio porque não há necessidade de sistemas adicionais que são volumosos. O piloto, aviônicos, controles, trem de pouso, etc. se encaixam no pod dianteiro sem nenhum problema. Todos os tailboom realmente precisam transportar são as ligações de controle e estrutura. Aqui faz sentido ter uma cauda longa e fina, apenas strong o suficiente para fins estruturais, minimizando o atrito da pele.

Agora, a maior parte da fuselagem de um avião de passageiros é ocupada pelo navio de pressão de transporte de passageiros, que tem que permanecer muito grande para realizar esse trabalho com eficiência. Também é longo o suficiente para que ele alcance do nariz até a cauda da aeronave, de forma que muito pouco comprimento adicional é necessário para fornecer uma autoridade de tailplane efetiva para fins de peso e balanceamento. Um tailboom longo e esguio é. não é necessário aqui.