Por que os aviões de motor bimotor são mais eficientes em termos de combustível que os aviões de três ou quatro motores?

Não é uma resposta totalmente definitiva, mas uma grande parte da "eficiência" de uma aeronave é o arrasto e o peso. Dois (redondos) motores redondos terão menos superfície causando arrasto do que quatro menores. Além disso, cada motor adicionará complexidade à aeronave (monitores de incêndio, tubulação de combustível, hidráulica extra), além de necessitar de duplicação de itens como inversões de empuxo, que adicionam peso extra e às vezes arrastam.

Assim, todas as coisas sendo iguais, um mecanismo enorme seria mais "eficiente". Obviamente, isso seria difícil e impraticável para a maioria dos jatos de passageiros, então, quando eles se encaixam, sem raspar o chão, dois são usados. Se mais impulso é necessário, eles dividem em três ou quatro.

(Nota: a principal razão para a utilização de 4 motores foi por redundância. Pelo menos um dos regulamentos dos EUA determinou que a aeronave deve ser capaz de voar sustentada, incluindo escalada, com a perda de um motor 2-1 = 50% de empuxo perdido onde, como 4-1 = apenas 25% de perda, exigindo, portanto, menos potência de reserva)

* Editar nota nº 2

"Aviões de motor gêmeo tendem a ter mais potência em excesso" eles sobem mais rápido podem ser relevantes em termos de eficiência, mas parte da razão pela qual um gêmeo normalmente terá mais empuxo de reserva é devido às regras de redundância "voar" descritas acima .

Parte da razão é que motores grandes tendem a ser termodinamicamente mais eficientes do que os pequenos, e isso não é específico para nenhum tipo de motor.

O ciclo teórico do motor é entendido em termos de compressão, aquecimento, expansão de volumes de gás em um ambiente ideal. Quanto mais próximo o motor se aproxima desse ambiente, mais perto o motor pode chegar à sua eficiência ideal.

Superfícies metálicas relativamente frias, como paredes de câmaras de combustão ou pistões e camisas de cilindro, diminuem isso, então, quanto mais você puder manter o gás do metal (maior o motor) mais eficiente (para o mesmo ciclo teórico) ).

Motores diesel marítimos grandes, fora do assunto, podem exceder 50% de eficiência termodinâmica, enquanto motores diesel pequenos podem chegar a 40% conforme visto aqui . A mesma tabela mostra que isso também se aplica às turbinas a gás, comparando uma turbina a gás de 36 MW (Trent, 39,8%) a uma de 2,20MW (P & W PW127, 27%), mas são apenas números de exemplo, não uma comparação realmente justa. (Seria bom ver comparações like-for-like-but-bigger)

Motores tão grandes tendem a ter maior eficiência termodinâmica, mas você também precisa de menos deles.

Não tenho certeza se o aicraft com motor duplo é mais eficiente em termos de combustível em comparação com seus equivalentes de quatro motores. Existe algum dado disponível?

Em geral, as aeronaves mais novas são mais eficientes em termos de combustível em comparação às mais antigas. Consulte o link . Por exemplo, o Boeing 747-8 voou pela primeira vez em 2011 e é mais econômico em comparação com o 787-8, que voou primeiro em 2009, sendo menos eficiente em comparação com o 787-9 (que voou em 2013). É instrutivo notar que o 747-8 usa os mesmos motores que o 787-8.

Podemos dizer que os twinjets são mais eficientes por causa dos motores usados neles. Quase todas as aeronaves em desenvolvimento são twinjets, sendo o A380 o último dos quatro motores a entrar no serviço (comercial). Essas aeronaves incorporam uma série de avanços recentes no campo (como o aumento do uso de compósitos e melhores motores), o que os torna mais eficientes em termos de combustível.

Nota: Veja as referências dadas no link para comparação das eficiências de combustível das aeronaves.