Zunächst stimme ich Ihrer Einschätzung nicht zu: Bei großen Verkehrsflugzeugen liegt die Tragfläche deutlich unter dem Rumpf, damit die Kabine nicht durch den Flügelholm geteilt wird . Der A380 hätte eine bessere Aerodynamik, wenn die Designer die untere Kabine durch den Flügelholm unterbrochen hätten, aber das wollten die Fluggesellschaften überhaupt nicht. Bitte sehen Sie sich das Bild unten an: Ich hoffe, Sie stimmen mir zu, dass der Flügel deutlich unter dem Großteil des Rumpfes liegt. Warum das gemacht wird, wurde hier und hier beantwortet .

Große Verkehrsflugzeuge haben niedrige Flügel, um ihre langen Fahrwerke zu verstauen. Lange Zahnräder ermöglichen es, den Rumpf zu strecken und sich beim Start noch drehen zu können. Große Hochdecker mit ihrer niedrigen Rumpfposition lassen sich leichter be- und entladen, allerdings um den Preis, dass die Rumpfverjüngung kurz hinter dem Fahrwerk beginnen muss und somit keine Streckung möglich ist.

Ein Mittelflügeldesign ist bei Kunstflugzeugen üblich. Für ein ideales Rollenhandling sollten alle Teile entlang einer einzigen Achse ausgerichtet sein, was das Rumpfdesign erschwert. Nur bei Kunstflugzeugen überwiegen die Vorteile die Nachteile. Siehe das Bild einer Extra 300 unten:

Ein hoher Flügel wird gewählt, wenn die Fahrwerkshöhe zum Be- und Entladen niedrig sein soll, wenn das Sichtfeld des Piloten nach unten nicht eingeschränkt werden soll (man denke an Sonnenschirmdesign im 1. Weltkrieg), wenn der Flügel bei der Landung mehr Bodenfreiheit haben soll ( Denken Sie an Segelflugzeuge) oder wenn der Flügel horizontal schwenken soll (siehe Bild unten für ein Beispiel). Beachten Sie, dass die Kombination aus einem hohen Flügel und einem Flügelschwung zu viel Seitenschlupfstabilität erzeugt und mit anhedral korrigiert werden muss . Alle drei (Sweep, Wing Position und Anhedral) ändern sich mit dem Anstellwinkel, und die Kombination hat immer noch zu viel oder zu wenig Stabilität abseits des Design-Anstellwinkels.

Wie Jan Hudec betonte, hängen Nick- und Gierstabilität hauptsächlich von der Heckgröße und -position ab, und sogar die Rollstabilität wird von mehr als der Position des Flügels beeinflusst. Der Standort ist ein Kompromiss aus vielen, teilweise divergierenden Parametern und die Stabilität ist nur ein kleiner Teil davon.

Wenn sich der Flügel eines Flugzeugs über dem Rumpf befindet, wird das Flugzeug im Allgemeinen als stabiler angesehen.

Hochflügel erhöhen die Rollstabilität . Es beeinflusst die Stabilität beim Nicken und Gieren nicht wesentlich; für diese wird ein entsprechendes Heckdesign benötigt.

Warum sind dann bei großen kommerziellen Jumbojets die Flügel im Allgemeinen zur Mitte des Flugzeugs hin angeordnet (von oben nach unten)?

Es ist effizienter.

Auf den ersten Blick erscheint dieses Design seltsam, da eines ihrer Hauptziele die Stabilität im Flug ist.

Nein, ist es nicht.

Am wichtigsten ist die Stabilität in der Tonhöhe, da die Tonhöhe mit Geschwindigkeit und Energiemanagement zusammenhängt. Aber dafür braucht man eben entsprechendes Höhenleitwerk und Hoch- oder Tiefdecker ist egal. Stabilität beim Gieren ist ebenfalls wichtig, aber das wird durch einen geeigneten vertikalen Stabilisator erreicht, wiederum mit geringem Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigflügel.

Aber beim Rollen darf das Flugzeug nicht zu stabil sein . Eine hohe Rollstabilität provoziert Holländerschwingungen und verringert die Manövrierfähigkeit. Flugzeuge sind also nur sehr wenig rollstabil ausgelegt.

Und selbst für die Rollstabilität können sowohl Low- als auch High-Wing-Designs relativ einfach auf das richtige Maß eingestellt werden. Die Rollstabilität kann durch Hinzufügen von Diedern erhöht und durch Hinzufügen von Anhedralen nach Bedarf verringert werden.

Es gibt Vorschriften bzgl

1. Pitch-Rate
2. Rollrate
3. Gierrate

Daraus ergeben sich die Regelungen zur Rollrate wie folgt:

§23.157 Rollrate.

(a) Start. Es muss möglich sein, das Flugzeug mit einer günstigen Kombination von Steuerungen aus einer stetigen 30-Grad-Schrägkurve um einen Winkel von 60 Grad zu rollen, um die Richtung der Kurve umzukehren innerhalb von:

1. Für ein Flugzeug mit einem Höchstgewicht von 6.000 Pfund oder weniger 5 Sekunden nach Beginn des Rollens; und
2. Für ein Flugzeug mit einem Höchstgewicht von über 6.000 Pfund W+5001.300 Sekunden, aber nicht mehr als 10 Sekunden, wobei W das Gewicht in Pfund ist.

(b) Die Anforderung von Absatz (a) dieses Abschnitts muss erfüllt sein, wenn das Flugzeug in jede Richtung rollt mit:

1. Klappen in Startposition;
2. Fahrwerk eingefahren;
3. Für ein einmotoriges Flugzeug bei maximaler Startleistung; und für ein mehrmotoriges Flugzeug, bei dem das kritische Triebwerk außer Betrieb ist und der Propeller sich in der Position mit minimalem Luftwiderstand befindet und die anderen Triebwerke bei maximaler Startleistung; und
4. Das Flugzeug wird mit einer Geschwindigkeit getrimmt, die größer ist als 1,2 VS1 oder 1,1 VMC, oder so nahe wie möglich im Trimm für einen Geradeausflug.

(c) Ansatz. Es muss möglich sein, das Flugzeug mit einer günstigen Kombination von Steuerungen aus einer stetigen 30-Grad-Schrägkurve um einen Winkel von 60 Grad zu rollen, um die Richtung der Kurve umzukehren innerhalb von:

1. Für ein Flugzeug mit einem Höchstgewicht von 6.000 Pfund oder weniger 4 Sekunden nach Beginn des Rollens; und
2. Für ein Flugzeug mit einem Höchstgewicht von über 6.000 Pfund W + 2.8002.200 Sekunden, aber nicht mehr als 7 Sekunden, wobei W das Gewicht in Pfund ist.

(d) Die Anforderung von Absatz (c) dieses Abschnitts muss erfüllt sein, wenn das Flugzeug unter den folgenden Bedingungen in jede Richtung rollt:

1. Landeklappen in Landeposition(en);
2. Fahrwerk ausgefahren;
3. Alle Motoren arbeiten mit der Leistung für einen 3-Grad-Anflug; und
4. Das Flugzeug wurde auf VREF getrimmt.

Daher kann ein zu stabiles Flugzeug solche Geschwindigkeiten bei der vorgeschriebenen Machzahl und der Ruderauslenkung nicht erreichen. Die Flügelposition wird also beibehalten, um diese Anforderung zu erfüllen. Wenn Sie darüber hinaus glauben, dass eine solche Konfiguration des Flügels das Flugzeug von Natur aus instabil machen würde, kümmern sich die modernen Computer im Flugzeug mit geeigneten Rückkopplungssystemen darum.