Welche Vor- und Nachteile hat der Flügel oben auf dem Flugzeug? [Duplikat]

Die Konzepte SUGAR Volt und SUGAR Freeze verwenden einen hohen Flügel, um eine effektive Verstrebung zu ermöglichen. Es ist ein Design für eine Welt, in der Öl 200 Dollar pro Barrel und mehr kostet. Hauptsächlich zwei Dinge machen seine Aerodynamik viel effizienter als aktuelle Designs:

• Eine sehr hohe Streckung seines Flügels, ermöglicht durch die Verstrebung, und
• Eine niedrigere Flugmachzahl, die wiederum den Flügel effizienter macht, da weniger Sweep erforderlich ist. Boeing gibt auf ihrer Webseite keine Mach-Zahl an , aber ich würde wetten, dass sie irgendwo um 0,75 liegt. Siehe hier für eine Diskussion eines sehr ähnlichen Designs.

Heutige Verkehrsflugzeuge verwenden einen niedrigen Flügel, um ihre langen Fahrwerke zu verstauen und den Flügelholm unter das Passagierdeck zu legen. Lange Zahnräder ermöglichen es, den Rumpf zu strecken und sich beim Start noch drehen zu können. Große Hochdecker sind mit ihrer niedrigen Rumpfposition einfacher zu be- und entladen, allerdings um den Preis, dass die Rumpfverjüngung kurz hinter dem Fahrwerk beginnen muss, so dass keine Streckung möglich ist.

Beide Konzepte verwenden eher spekulative Motorkonzepte, im Falle des SUGAR Volt sogar eines mit hybridem Erdgas-/Elektroantrieb mit Bordbatterien. Der SUGAR Freeze verwendet einen weniger spekulativen Motor, der verflüssigtes Erdgas verbrennt. Boeing hat sich in der SUGAR-Studie zum Ziel gesetzt , den Treibstoffverbrauch um 70 % zu senken.

In kleineren Flugzeugen ist es weniger wahrscheinlich, dass ein hoher Flügel auf natürliche Weise in einen Spiralsturz eintritt. Der niedrige CG (Schwerpunkt) im Verhältnis zum CL (Auftriebszentrum) bedeutet, dass das Flugzeug dazu neigt, in eine Fluglage auf Flügelhöhe zurückzukehren, anstatt in einer Querlage zu bleiben, wenn eine Thermik einen Flügel hochtreibt. Bei etwas so Großem wie Ihrem abgebildeten Airliner-Konzept ist dies nicht so wichtig.

Größere Hochflügel bedeuten, dass kein großer Flügelholm und keine Kraftstoffsysteme über oder direkt unter Ihrem Frachtdeck verlaufen. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Militärtransporter hochflügelig sind, sodass das Deck flach sein kann, ohne nutzbares Frachtvolumen zu beanspruchen, wodurch das gesamte Deck über den Flügelholm angehoben wird (der hohe Flügel schützt auch die Motoren vor den Gefahren "unverbesserter" Landebahnen in Forward-Basen). In einem kommerziellen Flugzeug bedeutet dies jedoch, dass Holm jetzt durch Ihre Passagierkabine läuft, weshalb Sie es bei Düsenflugzeugen nicht oft sehen (die Dash 8 und andere Turboprops verwenden es zwangsläufig und benötigen normalerweise ein "Kamel". Buckel", um den Holm aus der Kajüte zu heben). Dieses Konzept scheint den Unterschied aufzuteilen, indem eine dünne Strebe unter dem Rumpf verwendet wird, um einen dünneren Hochflügelholm zu verstärken.

Hohe Flügel, insbesondere gepfeilte Flügel in Flugzeugen mit hoher Masse, haben eine erhöhte Neigung zum Holländerrollen. Dies ist eine "stabile Instabilität", bei der ein Flügel aufgrund eines leichten Seitenwinds oder Gierens / Seitenschlupfes Auftrieb gewinnt, diesen Flügel anhebt und eine Querneigung induziert, was einen Seitenschlupf zur anderen Seite erzeugt, der diesen Flügel anhebt und einen Seitenschlupf in die andere Richtung verursacht . Dies führt letztendlich zu einer kreisförmigen oder achterigen Schaukelbewegung des Rumpfes, ähnlich dem Rollen eines Schiffes, was den Passagieren mulmig werden kann.

Hochflügelflugzeuge sind dafür tendenziell anfälliger, da ihr Schwerpunkt unter ihrem Auftriebszentrum liegt, und daher besteht ihre natürliche Tendenz darin, auf Flügelhöhe zurückzukehren. Bei großen schweren Flugzeugen dauert dieses Absetzen jedoch einige Zeit, während der das Flugzeug entwickelt den Seitenschlupf, der den gegnerischen Flügel anhebt, was die Überkorrektur verursacht, die die Rollbewegung fortsetzt. Um dem entgegenzuwirken, sind große Hochflügelflugzeuge normalerweise mit einem gewissen anhedrischen (nach unten gerichteten) Winkel im Flügel konstruiert. Dies senkt zunächst den Auftriebsschwerpunkt, da ein Teil des Flügels nun näher am Massenschwerpunkt liegt. Noch wichtiger ist, dass der Auftriebsvektor jedes Flügels jetzt vom Rumpf nach außen zeigt, anstatt direkt nach oben entgegen der Schwerkraft. Diese beiden Änderungen wirken zusammen, um die natürliche Tendenz des Flugzeugs zur Selbstnivellierung und damit die Neigung zum Holländerrollen zu lockern.

Tiefdecker neigen dazu, das holländische Rollen auf die entgegengesetzte Weise zu vermeiden. Ihr Schwerpunkt liegt über dem Auftriebszentrum der Flügel. Aus diesem Grund neigt das Flugzeug dazu, in einem geneigten Winkel zu bleiben, ähnlich wie ein Hochflügel mit Anhedral, jedoch aus anderen Gründen. Da dies zu Instabilitäten wie Spiralabflügen einschließlich des gefürchteten Spiralsturzes führen kann, erhalten niedrige Flugzeugflügel normalerweise einen V-Winkel (nach oben), der dem Flugzeug einige selbststabilisierende Eigenschaften bei niedrigen Querneigungswinkeln verleiht und gleichzeitig das Holländerrollen vermeidet.

Schließlich haben hohe Flügel, wie die Antwort von aeroalias zeigt, hohe Motorhalterungen. Die meisten modernen Verkehrsflugzeugkonstruktionen haben Unterflügeltriebwerke, die von sehr nahe am Boden (entweder stehend oder auf einer einfachen Trittleiter) aus zugänglich sind und aus dem Flugzeug entfernt werden können, während sie von ziemlich einfachen Gestellen auf Rollen getragen werden. Triebwerke, die hoch auf der Flugzeugzelle montiert sind (z. B. bei Hochdeckern, aber auch die am Rumpf montierten Triebwerke von T-Leitwerken und das Mittellinientriebwerk von Dreitriebwerken wie der DC-10 und 727), können einen Cherrypicker erfordern, um dorthin zu gelangen Leistungsstarke Ziehharmonika-Hebevorrichtungen, um den Motor beim Ausbau zu stützen. Dies erhöht die Wartungskosten und verringert die Gelegenheit für aussagekräftige Inspektionen am Tor.

Die Position des Flügels wird bestimmt durch die erforderliche Stabilität, die Notwendigkeit, auf nicht präparierten Pisten zu landen usw.

Im Allgemeinen haben Hochdecker im Vergleich zu Tiefdeckern mehr Seitenstabilität. Bei einer Niedrigflügelkonstruktion wird die gewünschte Stabilität durch eine V-Form erreicht.

Die niedrigen Flügel haben den Vorteil der einfachen Wartung, da sie nahe am Boden sind. Im Falle eines Hochflügels ist normalerweise eine spezielle Ausrüstung für die Wartung des Motors usw. erforderlich.

Quelle: www.aviation-news.co.uk

Quelle: www.robins.af.mil

Ein weiterer Vorteil des Hochflügels besteht darin, dass die Flugzeuge auf nicht vorbereiteten und halb vorbereiteten Landebahnen gelandet werden können, da der Hochflügel (und die Motorposition) einen gewissen Schutz vor Trümmern bieten.

Quelle:www.saairforce.co.za

Auch im Fall von Hochdeckern ist der Bodeneffekt geringer. Dies verhindert das „Aufschwimmen“ der kleineren Flugzeuge und verbessert die Landeeigenschaften.

Aus struktureller Sicht können die Hochdeckerflugzeuge einen flachen Boden haben, um das Be- und Entladen zu erleichtern und Standardpaletten zu verwenden. Im Falle eines niedrigen Flügels verläuft der Holm durch diesen Abschnitt des Rumpfes. Andererseits begrenzt ein Hochflügeldesign aus dem gleichen Grund die Kabinenhöhe.

Bei zivilen Flugzeugen ist die Wartungsfreundlichkeit einer der Hauptgründe für den Einsatz von Tiefdeckern.