Warum haben die meisten Verkehrsflugzeuge Unterflügeltriebwerke, während Business Jets Hecktriebwerke haben?

Warum haben sich moderne Verkehrsflugzeuge zu einer Konfiguration mit zwei oder gelegentlich vier Unterflügeltriebwerken entwickelt, während moderne Geschäftsflugzeuge zu einer Konfiguration mit zwei oder gelegentlich drei Hecktriebwerken übergegangen sind?

Ich kenne natürlich die vielen früheren Verkehrsflugzeuge mit Hecktriebwerken, wobei die DC-9 und MD-80 und spätere Derivate bis vor kurzem in Produktion gingen, aber es scheint immer noch fair zu sein, zu sagen, dass die Unterflügelkonfiguration das moderne Verkehrsflugzeugdesign dominiert .

Business Jets verwenden mittlerweile ausschließlich Hecktriebwerkskonstruktionen, es sei denn, man zählt kleine in den Geschäftsdienst gestellte Verkehrsflugzeuge wie den Boeing Business Jet dazu. Lässt sich das Unterflügel-Triebwerksdesign einfach nicht gut auf etwas von der Größe eines kleineren Business-Jets herunterskalieren?

Hier ist eine verwandte Frage mit guten Antworten, die meine Frage jedoch immer noch nicht wirklich beantwortet: Wie wirkt sich der Montageort eines Strahltriebwerks auf die Flugzeugleistung aus?

Ein Schlüsselfaktor, der mir jetzt auffällt, ist, dass Geschäftsflugzeuge mit in sich geschlossenen Lufttreppentüren / -stufen bestiegen werden, sodass ein hoch über dem Boden sitzender Rumpf problematisch wäre. Verkehrsflugzeuge mit langen Rümpfen benötigen möglicherweise sowieso ein ziemlich langes Fahrwerk, um eine ausreichende Bodenfreiheit für die Rotation zu gewährleisten - obwohl die DC-9 / MD-80 mit ihrem Flügel und dem weit hinten liegenden Fahrwerk ziemlich tief am Boden saß - immer noch In der Airline-Situation ist es vielleicht einfach nicht so vorteilhaft, einen tief sitzenden Rumpf zu haben, wie es in der Business-Jet-Situation der Fall ist.

Von peripherem Interesse ist dieser Wikipedia-Artikel über "Lufttreppen" , der auf einige Fälle hinweist, in denen ausgewachsene Verkehrsflugzeuge mit Lufttreppen ausgestattet sind. Eine der interessanteren Zeilen ist:

Das ungewöhnlichste Airstair-Design wurde bei der Lockheed L-1011 gefunden, einer Airstair in voller Höhe, die in einem Frachtraum untergebracht war und den Zugang von der rechten hinteren Beifahrertür zum Boden ermöglichte. Diese Konstruktion war letztendlich so groß und schwer und nahm wertvollen Laderaum ein, dass sie selten verwendet wurde.

Und die längere Rumpflänge eines Verkehrsflugzeugs erfordert sowieso ein längeres Fahrwerk für eine ausreichende Bodenfreiheit zum Drehen? Vielleicht ist ein Schlüsselfaktor, dass Business Jets in der Lage sein müssen, den Boden mit in sich geschlossenen Airstair-Türen/Stufen zu erreichen?
Machen Sie weiter und posten Sie das als Antwort. Es war Ihr früherer Kommentar (jetzt gelöscht), der mich dazu gebracht hat, in diese Richtung zu denken -
Sie gehen davon aus, dass alle Business Jets klein sind. Boeing stellt den BBJ aus der 737-Flugzeugzelle her. Airbus hat auch eine Abteilung für Geschäftsflugzeuge, die ihre Flugzeugzellen verwendet.
Eine verwandte Frage mit guten Antworten dazu, warum Regionaljets zu einer Konfiguration mit Unterflügeltriebwerken übergehen - Aviation.stackexchange.com/questions/25636/…
Dazugehörig: „Regional- und Privatjets, die oft über am Rumpf montierte Triebwerke verfügen, bedienen in der Regel auch solche kleineren Flughäfen. Diese Flugzeuge wurden mit höher montierten Triebwerken konstruiert, um das Risiko der Aufnahme von FOD zu verringern, sodass sie sicher zurückfahren können wenn gebraucht." -- von Aviation.stackexchange.com/questions/67219/…

Antworten (3)

Unterflügelmotoren haben für größere Flugzeuge mehr Vorteile, aber es muss genügend Platz unter dem Flügel vorhanden sein, um sie zu montieren.

Dies wurde von Boeing in den 1960er Jahren getestet, als sie die B737 entwarfen und zwei konkurrierende Teams beide Konfigurationen vorentwerfen ließen. Die Underwing-Konfiguration hat gewonnen. Als Airbus zwei Jahrzehnte später den A320 entwarf, gewann die Unterflügelkonfiguration erneut mit Triebwerken, die ein gutes Stück breiter waren.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bildquelle.

Vorteile der Unterflügelmontage:

  • Motoren, die in Pods unter dem Flügel montiert sind, reduzieren das nach oben gerichtete Biegemoment der Auftriebserzeugung und ermöglichen daher eine leichtere Konstruktion.
  • Wenn die Hülsen nach vorne aus dem Flügel herausragen, wird auch das aerodynamische Drehmoment nach hinten reduziert: leichtere Konstruktion.
  • Die Motoren sind für Wartungsarbeiten leicht zugänglich.
  • Der gesamte Rumpf kann für Nutzlast verwendet werden - Heckmotoren haben strukturelle Verstärkungen im Rumpf zwischen den Motoren.

Vorteile der Rumpfmontage:

  • Das Giermoment eines einzelnen Motorausfalls ist kleiner, was ein kleineres Seitenleitwerk ermöglicht.
  • Der Rumpf kann niedriger als der Boden sein und eine niedrige Türschwellenhöhe ermöglichen.
  • Das Fahrwerk kann daher kürzer sein.
  • Saubere Flügelkonfiguration.
  • Untere Trimmänderung aufgrund von Schub.
  • Weniger Lärm in den meisten Kabinen.

In kleineren Flugzeugen ist das Flügelbiege- und Torsionsmoment ein relativ kleineres konstruktives Problem als in größeren Flugzeugen. Und in der Tat ermöglicht die Nähe zum Boden ein einfacheres Einsteigen über Lufttreppen.

Ein großartiges Beispiel für das Problem „Muss genug Platz sein“ ist die Boeing 737. Ursprünglich hatte sie Unterflügeltriebwerke, aber als die Triebwerke größer wurden, wanderten sie nach vorne, um genügend Bodenfreiheit zu bekommen.
Es gibt eine selten genutzte dritte Option: Überflügelmotoren. Gleiche Leichtbauweise wie Unterflügel, jedoch mit niedriger Einstiegshöhe. AFAIK verwenden nur der HondaJet und das unbeliebte Verkehrsflugzeug VFW-614 aus den 60er Jahren diese Konfiguration.
@Adam - zufälligerweise hatten wir erst diese Woche diese Frage, die den Beriev Be-200 mit Überflügelmotoren zeigt.
Außerdem sind im hinteren Rumpf montierte Triebwerke für die Insassen tendenziell etwas leiser, ein nicht triviales Problem für private (Jet-)Luftfahrtkunden
@costrom Tatsächlich hinzugefügt.
Die Rumpfhalterung hätte auch den Vorteil, dass weniger Schmutz aufgenommen wird, oder?
Haben Rumpfhalterungen auch ein verringertes Gieren bei einem Ausfall eines einzelnen Triebwerks? Das ist die Art von Vorteil, die Sie hoffentlich nicht nutzen werden, aber wenn Sie andere Konstruktionsänderungen vornehmen müssen, um einen Ausfall eines einzelnen Motors kontrollierbar zu machen, könnte dies ein großer Vorteil sein.
Dies spielt auch in das zugrunde liegende Problem der 737 MAX hinein. Die neueren und größeren Triebwerke mussten noch weiter nach vorne bewegt werden, was in bestimmten Fällen zu einem unerwünschten Verhalten des Flugzeugs führte und die Hinzufügung eines jetzt berüchtigten Sicherheitssystems erforderte.
Bedeutet die Rumpfmontage "weniger Lärm in den meisten Kabinen"? Die Motoren sind näher und direkter an der Kabine angebracht. Bedeutet das nicht mehr Lärm? Offensichtlich benötigt ein kleiner Jet kleinere Triebwerke, und dies impliziert per se weniger Lärm.
Hinten mehr Lärm, vorne weniger. Am Ende ist es eine Wäsche. Im Reiseflug kommt der meiste Lärm vom Luftstrom. Firmenflugzeuge verwenden eine umfangreiche und starke Schalldämmung, um Lärm zu kontrollieren, mit der sie davonkommen können, weil sie nicht viele Menschen befördern.
@DanHulme ja, es gibt etwas weniger einmotoriges Gieren, aber nicht so viel, wie Sie denken. Sie müssen nach einem V1-Schnitt immer noch schnell auf das Seitenruder steigen, sonst rollt es in den Rücken, obwohl die Menge der Seitenrudereingabe etwas geringer ist.
@QuoraFeans Flügelhalterung: Die meisten Geräusche an der Flügelwurzel, die mit der Entfernung in beide Richtungen abfallen. Rumpfhalterung: Gleicher Geräuschpegel am hinteren Rumpf (keine Passagiere dort wegen der notwendigen strukturellen Verstärkungen), Abfallen mit Abstand nach vorne (max. Abstand ist doppelt so groß wie bei einer mittleren Rumpfhalterung). Der F100 ist in der vorderen Kabine bei Reisegeschwindigkeit flüsterleise>
@JohnK Das Giermoment wird reduziert, daher ist das Seitenleitwerk kleiner dimensioniert, daher sind die Flugzeugreaktionen vergleichbar.
@CraigMcQueen Ja, obwohl sich herausgestellt hat, dass die Aufnahme von Trümmern kein großes Problem darstellt. Statistisch gesehen.

Verkehrsflugzeuge sind für das Beladen von erhöhten Gängen an Flughafenterminals ausgelegt. Man könnte sagen, das Terminal kommt an die Tür, also spielt es keine so große Rolle, wie weit es vom Boden entfernt ist. Und da es kein Terminal-Gate gibt, können Sie immer eine Außentreppe benutzen, die Sie zum Flugzeug bringen, damit die Passagiere / Rinder klettern können.

Geschäftsflugzeuge sind so konzipiert, dass sie von der Oberfläche aus bestiegen werden können und auf luxuriöse, exklusive Weise von der Limousine zur Kabine reisen, normalerweise über eine Lufttreppentür. Sie benötigen einen Rumpf in der Nähe der Oberfläche, damit eine Lufttreppentür funktioniert. Dies schließt Unterbaumotoren so gut wie aus.

Und wenn Sie darauf bestanden, einen Satz untergetauchter Triebwerke unter die Flügel zu quetschen, wären sie so nah an der Oberfläche, dass sie jedes Sandkorn und jeden Kieselstein aufnehmen würden.

+1, aber ich werde bemerken, dass es beim Boarding vom Boden nicht nur (und vielleicht nicht einmal in erster Linie) um Luxus und Exklusivität geht. Einer der größten Vorteile von Reisen mit Privat-/Geschäftsjets ist die Möglichkeit, kleinere Flughäfen zu nutzen, die zahlreicher, nicht überfüllt und günstiger gelegen sind als große Flughäfen mit Fluglinienservice. Diese kleineren Felder haben keine Jetways und oft nicht einmal mobile Fluggasttreppen zur Verfügung. Daher Lufttreppe.
@pericynthion: Und selbst bei der Landung auf großen Flughäfen nutzen Geschäftsflugzeuge (und andere Privatflugzeuge) im Allgemeinen Einrichtungen, die von den Passagierterminals getrennt sind. An meinem örtlichen Verkehrsflughafen befinden sich beispielsweise die Passagierterminals auf der Nordwestseite des Feldes, private Einrichtungen auf der Ost- und Südseite.
Viele der Boeing 737 von Ryanair haben eine Treppe für die Vordertür eingebaut, sodass ein autarker Ein- und Ausstieg auch für Flugzeuge mit größerer Bodenfreiheit durchaus möglich ist.
Ist das nicht ein Henne-Ei-Phänomen? Wir haben erhöhte Durchgänge, weil Flugzeuge so hoch sind wie sie. Und wir bauen Flugzeuge so hoch, wie sie sind, damit sie in die bestehenden Gänge passen. Bei Bedarf konnten jedoch Durchgänge in beliebiger Höhe gebaut werden.
Die Gänge können ziemlich weit auf und ab gehen, um verschiedene Größen von Flugzeugen aufzunehmen. Hauptsache, Flugzeuge werden von kontrollierten Terminaleinrichtungen bestiegen, Geschäftsflugzeuge werden überall und überall von der Oberfläche aus bestiegen und benötigen Flugtüren. Verkehrsflugzeuge, die größer sind als CRJs (die Derivate von Geschäftsflugzeugen sind), zu denen so ziemlich alles mit untergebauten Triebwerken gehört, sind zu groß, als dass Lufttreppentüren funktionieren könnten.

Bodenfreiheit

Der einzige Grund, warum ein Underwing-Design für kleinere Jets nicht machbar ist, ist nur die Bodenfreiheit.

Es gibt mehrere Gründe, warum kleinere Jets eine geringere Bodenfreiheit haben.

Höhere Bodenfreiheit erfordert ausnahmsweise längere Fahrwerke. Diese müssen im Flug gelagert werden und nehmen wertvollen Platz ein und wiegen mehr. Bei größeren Flugzeugen muss das Getriebe sowieso stabiler sein, daher benötigen sie sowieso schwerere und größere Getriebe, da sie längere Rümpfe und ein höheres Gesamtgewicht haben. Dies reduziert wiederum die maximale Reichweite und Nutzlast des Flugzeugs, was Sie im Allgemeinen vermeiden möchten.

Auch viele kleinere Jets verkehren auf kleineren Flughäfen. Kleinere Flughäfen haben weniger Gates mit Passagierbrücken/-treppen (wenn überhaupt vorhanden) und die Nutzung eines Gates mit einem ist normalerweise mit einer ziemlich hohen Gebühr verbunden.

Bedenkt man, dass viele Business Jets auch lange Standzeiten am Boden haben, dürften sie ohnehin nie an einem Gate mit Passagierbrücke zum Einsatz kommen. So müssen die Fahrgäste ohne Treppen / Fahrgastbrücken problemlos (aus-)steigen können, da sie häufig GA-Parkplätze nutzen werden.

Das sieht man meistens auch an kleineren Jetlinern wie den kleineren Flugzeugen von Embraer oder McDonnell Douglas. Die kleineren Konstruktionen neigen dazu, hinten montierte Motoren zu verwenden, da sie einen sehr geringen Freiraum unter ihren Flügeln haben.

Die 737-200 hatte Unterflügelmotoren.
@Koyovis niemand hat etwas anderes gesagt. Eine 737-200 ist mit einer Gesamthöhe von 37 Fuß ziemlich groß im Vergleich zu einer MD80 mit 29 Fuß, obwohl ihre Passagierkapazität ziemlich ähnlich ist.
" Triebwerksdesign lässt sich einfach nicht gut verkleinern" - bei einigen Verkehrsflugzeugen ist das Gehäuse unten flach ... Wo willst du sie hinstellen, halb in den Boden? +1
Warum haben die meisten Verkehrsflugzeuge Unterflügeltriebwerke, während Business Jets Hecktriebwerke haben?
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