Por que a fuselagem do 757 se curva mais em turbulência do que as dos outros aviões?

Isso é realmente duas perguntas

1. Por que uma dobra da fuselagem?
2. Por que a fuselagem do 757 dobra mais do que outras

Eu darei as respostas simples aqui. Você pode entrar em um monte de detalhes, mas as respostas detalhadas estão apenas trazendo mais informações sobre diferenças de projeto / engenharia para as respostas simples (por exemplo, compostos dobram / quebram de uma maneira diferente do alumínio)

Por que uma dobra da fuselagem?

Essencialmente, é porque a força de levantamento não suporta a fuselagem inteira igualmente. Arraste e as forças aerodinâmicas criadas pela própria fuselagem também afetarão as coisas, mas isso se deve principalmente ao fato de que a força de levantamento está centrada em dois pontos da fuselagem, enquanto o peso é espalhado ao longo dela

O elevador é gerado, principalmente, em dois lugares: as asas e o estabilizador horizontal (alguns são gerados no corpo também, mas relativamente pouco). A maior parte desse levantamento é gerada nas asas, que estão fixadas no meio (-ish) da fuselagem. Imagine equilibrar uma régua (fuselagem) em seu dedo (asas) e, em seguida, empilhar moedas ao longo da parte superior da régua. Quanto mais pesada a regra, e quanto mais "levantar" o seu dedo tem que fornecer, mais a régua flexiona.

É claro que a sustentação não é constante - a turbulência significa que, em poucos segundos, a sustentação fornecida pelas asas pode mudar bastante. Imagine que você começa a movimentar o dedo para cima e para baixo, criando "turbulência": a régua vai se flexionar e não flexionar à medida que absorve essa força mutável. Esta é a fuselagem flex vista em aeronaves.

A fuselagem também se dobra ao pousar ou decolar, porque você está novamente mudando a forma como o peso da fuselagem é suportado: o peso é transferido da raiz da asa / longarina para o trem de pouso. E a última óbvia é que o peso da aeronave muda durante o vôo devido a queima de combustível, etc.

Por que o 757 flexiona mais que outros aviões de passageiros?

Bem, por um lado, eu não vejo nenhuma outra fonte para isso além de "Eu ouvi isso" (os links que você forneceu são principalmente ouvir também), mas eu vi isso como fato. Vamos, no momento, assumir que é fato ... a teoria se aplica independentemente.

O 757 irá flexionar mais que alguns outros aviões (embora provavelmente menos que alguns outros) por causa de seu design, construção e materiais de construção. A explicação mais simples é que é um dos mais longos aviões de passageiros de corpo estreito.

O que isso significa? Bem, isso significa que é uma das fuselagens mais longas e finas do mundo. Isso nos dá duas causas:

1. O 757 é mais flexível do que outros grandes aviões de passageiros, porque qualquer coisa maior que uma aeronave de fuselagem larga, que resistirá a dobrar mais do que um pequeno e fino corpo encorpado
2. Flexiona mais do que outros aviões de pequeno porte porque qualquer outro corpo estreito é mais leve e mais curto que o 757, proporcionando menos força na fuselagem e exigindo uma força de elevação menor.

TL; DR: O Flex é causado pelo levantamento de força atuando principalmente no meio (ish) da fuselagem, enquanto o peso da fuselagem e outras forças estão espalhadas ao longo do comprimento.

Em geral, o 757 está na fronteira entre aeronaves mais leves e estreitas e as maiores e mais largas. Qualquer coisa menor do que pesa menos estressa menos o corpo estreito. Qualquer coisa maior tem uma fuselagem maior e mais strong.

    

Primeiro, não há dobramento na fuselagem para ser visto no filme vinculado. O que pode parecer uma flexão é, na verdade, os assentos e os painéis interiores se movendo devido a forças inerciais. Em um clima turbulento, a aeronave será abalada por rajadas, e isso causa o movimento entre assentos e painéis.

Em segundo lugar, na foto os flaps estão na decolagem, deslocando o centro do elevador para trás, e a cauda empurra o nariz para cima, então ele precisa criar uma considerável força descendente. Isso é transferido através da fuselagem traseira para compensar os momentos de elevação e peso das asas, que atacam no centro de gravidade. Veja o esboço abaixo; o azul são forças aerodinâmicas e vermelho as tensões na fuselagem.

Sua imagem ampliada mostra a flambagem dos painéis inferiores da fuselagem traseira. Esse é um comportamento normal sob estresse e permite que eles recebam cargas mais altas. Quando uma placa está estressada, primeiro deforma-se no plano, mas quando as cargas de compressão excedem um valor crítico, a placa responde flambagem fora do avião . O esboço abaixo mostra a relação geral entre o estresse e a tensão.

Para o 757 flexionando mais que outros aviões: Talvez isso tenha a ver com a fuselagem avançada e delgada. Isso leva a mais flexão na mesma tensão nos painéis de alumínio. A fuselagem traseira é maior para acomodar mais bagagem. Durante o desenvolvimento, os engenheiros da Boeing temiam que a estabilidade direcional pudesse ser insuficiente com uma fuselagem dianteira mais alta, de modo que a seção transversal era restrita à de um Boeing 737. Mas existem aeronaves com fuselagens ainda mais finas, como o MD-90 (veja abaixo). Eles devem flexionar pelo menos tanto quanto o 757.

Qualquer parte da aeronave será flexionada quando submetida a tensões, e a fuselagem não é exceção. Especialmente a parte dianteira irá criar força lateral e de sustentação durante o vôo, sua própria massa fará com que ela se curve quanto mais você se afastar das asas, especialmente quando submetida a forças g, e deflexões na superfície de controle montadas na cauda irão adicionar mais estresse e dobra, como na sua foto. A flexão da fuselagem é realmente severa o suficiente para que, no teste de vôo, a fuselagem leve sensores inerciais em vários locais para coletar dados suficientes.