Como “engenharia excessiva” eram os planos antigos e como são “super projetados”, agora que temos opções mais avançadas de teste e pesquisa?

Você está certo de que os projetos mais antigos usavam (e precisavam!) margens de segurança mais altas. Eu não chamaria isso de engenharia. Mas isso é além do ponto.

Os maiores avanços foram feitos em materiais! Não apenas novas ligas, mas muito melhor controle de qualidade na fabricação. As chapas e placas de alumínio que você obteria de uma fábrica 50 ou 80 anos atrás apresentavam variações muito maiores na resistência local e na força entre diferentes lotes de produção. O mesmo vale para fixadores, forjados, o que for. A fabricação controlada por computador e o esforço incansável para melhorar a qualidade e a consistência tornaram isso possível. Somente a madeira continua a mesma, mas Basil Bourque está certo: o processamento da madeira também melhorou aos trancos e barrancos.

Mas agora considere o que fazemos quando enfatizamos uma asa: Usamos o coeficiente de sustentação estático máximo, adicionamos deflexão de aileron e usamos esse momento de flexão em v $ _A $ para dimensionar nossa longarina de asa. Fazemos isso aplicando uma segurança fator de 1.5 (§25.303). Para peças com um processo de produção mais propenso a erros, é necessário adicionar fatores adicionais ( consulte §25.619 ).

E agora considere o que acontece no mundo real: O coeficiente de sustentação máximo dinâmico, que não obedece às regras e regulamentos impostos pela FAA, será facilmente 1,3 vezes maior do que o coeficiente de sustentação estático usado para enfatizar a longarina da asa. Em testes de até 150% foram alcançados . Faz você pensar o quão sensato esse fator de segurança realmente é. Embora entendamos muito bem as cargas estáticas (porque são fáceis de estudar),

No Eurofighter , o fator estrutural de segurança foi realmente reduzido para 1,4, com o raciocínio de que modelagem e simulação mais precisas permitiriam para usar uma margem menor.

O fator legal "over engineering" não foi alterado desde 1970:

FAR Part 25, seção 303:

Unless otherwise specified, a factor of safety of 1.5 must be applied to the prescribed limit load which are considered external loads on the structure. When a loading condition is prescribed in terms of ultimate loads, a factor of safety need not be applied unless otherwise specified.

_{[Amdt. 25-23, 35 FR 5672, Apr. 8, 1970]}

A engenharia excessiva é um conceito em engenharia de valor, não em design de aeronaves. Em geral, engenharia excessiva significa tornar o projeto mais robusto ou desnecessariamente complicado do que o necessário. Nesse sentido, eu diria que as aeronaves são raramente super projetadas. Aeronaves mais antigas eram mais conservadoras na determinação das cargas.

No projeto estrutural de qualquer aeronave, o projetista tenta tornar a aeronave segura em várias etapas:

• Fator de segurança (que para aeronaves de transporte é de 1,5)

• Propriedades do material conservador

• Cargas conservadoras.

O processo seguido agora é praticamente o mesmo; no entanto, os engenheiros são capazes de determinar as cargas que atuam nas estruturas para uma maior precisão em comparação com os tempos anteriores e são capazes de otimizar a estrutura de acordo. O fator de segurança e a obtenção de propriedades conservadoras de material não mudaram muito.

Embora se possa dizer que, por exemplo, fazer com que o espigão da asa seja mais espesso do que o necessário para dar conta de cargas imprevistas é bom do ponto de vista estrutural, é ruim em termos de desempenho / peso / consumo de combustível. O problema é que, se o projetista conscientemente preenche o fator de segurança mais do que o necessário, ele está realmente reduzindo o desempenho da aeronave. Como resultado, o excesso de engenharia (mais do que os requisitos de design ou regulatórios) é simples design ruim e não é recomendado.

Em suma, o processo não mudou ao longo do tempo - é simplesmente que as ferramentas melhoraram e mais dados estão disponíveis para uso.

Existem outras questões aqui - aeronaves como o F-35 Lightning II são repetidamente chamadas de over-engineered, mas o ponto é que elas foram projetadas para as especificações dadas. Por exemplo, o F-35 foi projetado para realizar as tarefas de um número de aeronaves e, como tal, está tendo um período de engenharia significativamente difícil.

Em uma nota diferente das outras respostas, há alguns artigos indicando que projetos mais recentes, como "ossos", estão sendo considerados e implementados por empresas como a Airbus.

Airbus has partnered with Autodesk to rethink the design of those lowly partitions. Its new partition debuted today at the Autodesk University conference in Las Vegas and, thanks to 3-D printing and some wild new algorithms based on slime mold and bone growth, it weighs in at just 66 pounds. Airbus’s current partitions weigh 143 pounds apiece. “Our goal was to reduce the weight by 30 percent, and we altogether achieved weight reduction by 55 percent,” says Bastian Schaefer, innovation manager at Airbus. “And we’re right at the beginning.” http://www.wired.com/2015/12/airbuss-newest-design-is-based-on-slime-mold-and-bones/

Existem até alguns designs futuristas impressionantes:

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Acho que o cálculo de tensões e cargas não é melhor do que há 50 anos. Os engenheiros entendiam as forças e a física de forma diferente do que agora. Eles usaram uma regra de slides em vez de um software, mas obtiveram os mesmos resultados. Em vez de modelar as coisas, elas constroem as da vida real e as testam. Eles obtiveram as mesmas respostas. Eles construíram uma asa, dobraram-na até que ela quebrou e descobriram sua força e foram capazes de construir uma para qualquer especificação de carga necessária sem superá-la. O software moderno só obtém resultados mais baratos e mais rápidos.

As grandes diferenças entre então e agora são materiais e evolução do sistema. Não calculando forças e tensões.