Warum krümmt sich der untere Teil einer Flugzeugnase nach oben?

Die Nasenspitze in der Mitte bietet die beste Kombination aus aerodynamischer Leistung, Gewicht und Innenvolumen. Wenn Sie die Spitze nach unten bewegen, wird die Steigung darüber entweder steiler, was zu einem höheren Luftwiderstand führt, oder länger, was zu einer größeren Länge und damit zu einem größeren Gewicht führt. oder Sie verlängern die Ebene nicht, aber dann bietet der längere geneigte Teil weniger Innenvolumen. Nur die Cockpitfenster, die auf dem schrägen Teil sein müssen, verschieben die Nase etwas nach unten, in die Mitte des Querschnitts kurz vor dem Cockpit.

Autos sind anders. Bei einem Auto möchten Sie, dass die Unterseite flach ist, da Sie keine Luft in den Spalt zwischen Fahrzeug und Boden drücken und komprimieren möchten. Aber Flugzeuge haben rundum Luft und es ist am effizientesten, Luft gleichmäßig nach allen Seiten zu drücken, daher funktioniert eine kreisförmige symmetrische Form am besten.

Beachten Sie auch, dass der Auftrieb noch eine andere Sache ist. Der Auftrieb erfordert eine scharfe, nach unten geneigte Hinterkante .

Die Nase des Flugzeugs muss eine Reihe von Anforderungen erfüllen, von denen einige widersprüchlich sind, wie z

• Die Nasenform sollte den geringsten Widerstand erzeugen
• Die Piloten sollten gute Sicht haben
• Es sollte das Wetterradar und die zugehörige Avionik beherbergen
• Das Cockpitgeräusch sollte minimal sein

Zum Beispiel bedeutete das aerodynamische Design der Concorde, dass die Nase während des Starts/der Landung für eine gute Sicht des Piloten herunterhängen musste.

Für Flugzeuge, die im transsonischen Bereich fliegen, wäre eine der besten Nasenformen vom aerodynamischen Standpunkt aus einen symmetrischen Evolutionskörper basierend auf Haack-Kurvenreihen zu haben.

^{" Nose Cone Haack Series " von Andersenman - Erstellt mit Gnuplot unter Verwendung der Haack-Serienformel und einer Auswahl von Eingabewerten für C, die für den Artikel relevant sind. Werte sind 0, 0,333, 0,667, 1 und 1,333.. Lizensiert unter CC0 via Commons .}

Aufgrund der Tatsache, dass sich das Cockpit im oberen Teil des Nasenbereichs befindet, erhöht diese Anordnung jedoch die Komplexität der Cockpitfenster (sie müssen mindestens in zwei Achsen gekrümmt sein), wenn der Pilot eine gute Sicht haben muss. Infolgedessen wird die Mitte der Nase normalerweise nach unten verschoben.

Dies ist der Grund für das gemeinsame Profil, das in Flugzeugnasen zu sehen ist.

Nachteilig an diesem Profil ist jedoch, dass der Druck im Windschutzscheibenbereich im Vergleich zum Flachprofil hoch ist.

^{Quelle: AGARD LS-67, Papier-4}

Das Hauptproblem bei (doppelt) gekrümmten Cockpit-Windschutzscheiben ist die strengere Qualitätskontrolle, die erforderlich ist, und die damit verbundenen Kosten. Bei 787 hat Boeing jedoch eine kontinuierliche Oberflächenvariation erreicht.

^{Quelle: airliners.net}

Es ist anzumerken, dass die Aerodynamik nur eines der Kriterien für das Nasendesign ist. Beispielsweise wurde für A350 eine Nase mit ähnlichem Profil wie bei 787 vorgeschlagen. Es wurde jedoch später geändert, um anderen Überlegungen Rechnung zu tragen.

^{Quelle: airliners.net}

Laut Didier Evrard, Executive Vice President des A350-Programms,

Es gab eine Reihe von Kompromissen im Bugbereich, die es uns ermöglichen, das Volumen des Cockpits und der Avionikbucht zu maximieren und gleichzeitig die Aerodynamik und die Positionierung des Bugfahrwerks zu optimieren

^{„ A350xwb Nase 2009B “ von Luis E. Contreras. Lizensiert unter CC BY-SA 3.0 über Commons .}

Hawker Siddeley Nimrod von der RAF schon .

Quelle: Wikimedia

Aber nur, weil es ein U-Boot-Abwehrflugzeug ist; Sein Radar ist so konzipiert, dass es auf das Meer zeigt, nicht auf die Luft. Natürlich könnte man immer noch ein Wetterradar in eine nach unten gerichtete Nase einbauen, aber das wäre eine Verschwendung von Platz und Technik. Verkehrsflugzeuge streben nach Effizienz, und in diesem Fall ist es im Hinblick auf eine ausgewogene Aerodynamik und Instrumentenplatzierung sinnvoller, dass ein Jetliner eine Nase hat, die sowohl nach oben als auch nach unten gekrümmt ist.

Schauen Sie sich auch eine andere Ansicht an:

Quelle: airliners.net

Wo würden Sie das Gepäck abstellen?

Nur um andere Antworten zu ergänzen, würde ein gleichmäßig geneigter Rumpf oben und unten vor dem Flugzeug einen Auftrieb und Luftwiderstand in oberer und unterer Richtung erzeugen, wodurch der Rumpf aerodynamisch neutral wird, wie BillOer in den Kommentaren erwähnt.

Wenn Sie einen Rumpf wie das Fahrzeug unten entwerfen würden, würde der vom oberen Teil des Rumpfes erzeugte Abtrieb die gesamte Baugruppe nach unten drücken - dies ist für Straßenfahrzeuge wünschenswert, da sie umso besser auf der Straße stehen, je mehr sie auf der Straße stehen. Für Flugzeuge ist jedoch das Gleichgewicht der Schlüssel: