Studenten, die oft mit dem Flugzeug fliegen, müssen den Eindruck haben, dass einige der Triebwerke des Flugzeugs an den Flügeln aufgehängt und andere am Gesäß installiert sind. Kann es beiläufig arrangiert werden?
Tatsächlich unterscheiden sich Flugtriebwerke nicht nur stark in der Leistung, sondern auch im konkreten Einbauort. Im Allgemeinen haben Strahltriebwerke zusätzlich zu dem üblichen Flügelaufhänger-Layout auch Flügelwurzel-, Heckaufhänger- und Flügelheckaufhänger-Layouts.
Flügel hängendes Layout
Beginnen wir mit dem gängigsten Flügelaufhängungslayout. Dieses Layout erschien zuerst auf dem Bomber und wurde später auf dem 707-Flugzeug übernommen, das Boeing dabei half, den Grundstein für den Branchenriesen zu legen. Einmal angenommen, wurde dieses Layout ohne zu zögern zum Mainstream. Der Grund, warum es so beliebt ist, ist, dass es viele Vorteile hat. Erstens ist diese Anordnung günstig, um einen Teil der Torsion an der Verbindung zwischen Flugzeugflügel und Rumpf, die beim „Entladen“ eine wichtige Rolle spielt, durch das Gewicht des Triebwerks zu kompensieren.
Während des Fluges verlässt sich das Flugzeug auf die Flügel, um Auftrieb zu erzeugen, während der schwerere Rumpf eine große nach unten gerichtete Schwerkraft erzeugt. Auf diese Weise bilden der vom Flügel erzeugte Auftrieb und die vom Rumpf erzeugte Schwerkraft an der Verbindung zwischen dem Flügel und dem Rumpf eine große Torsionskraft, wodurch die Flügelwurzel zum wichtigsten Teil der Flugzeugstruktur wird. Wenn Sie einen sehr schweren Motor unter den Flügel hängen, können Sie einen Teil des Gewichts auf den Flügel verteilen, was dazu beiträgt, das Drehmoment an der Flügelwurzel auszugleichen.
Das Aufhängen des Motors unter dem Flügel reduziert auch die durch den Lärm verursachten Beschwerden. Wenn sich das Flugzeug im Flug befindet, ist das Motorengeräusch sehr laut, was den Passagieren in der Nähe des Triebwerksbereichs ein sehr lautes Gefühl vermittelt. Die ruhige Kabinenumgebung ist ein wichtiges Kriterium, um den Komfort eines Flugzeugs zu messen. Aus diesem Grund stellen sich Flugzeugkonstrukteure vor, dass, wenn der Motor unter den Flügel gehängt wird, der Flügel nicht nur eine Barriere für den Lärm des Motors bilden kann, sondern auch der Motor so weit wie möglich vom Rumpf entfernt gehalten werden kann, wodurch er reduziert wird die Wirkung von Lärm.
Darüber hinaus hat das Aufhängen des Motors unter dem Flügel folgende Vorteile: Der Motor ist näher am Boden, was die Wartung und Instandhaltung erleichtert; das unter dem Flügel installierte Triebwerk liegt näher am Schwerpunkt des Flugzeugs, wodurch das Flugzeug leichter zu steuern ist; Groß, daher ist es relativ einfach, die Anzahl der aufgehängten Motoren unter den Flügeln zu erhöhen oder zu verringern.
Das Aufhängen des Motors unter dem Flügel ist nicht nur eine Frage der Beiläufigkeit. Es muss verschiedene Faktoren wie Widerstand und Luftstrom während des Fluges umfassend berücksichtigen. Flugzeuge der zivilen Luftfahrt sind grundsätzlich Tiefdecker. In diesem Fall muss der Flugzeugkonstrukteur sicherstellen, dass das unter der Tragfläche aufgehängte Triebwerk nicht zu nah am Boden sein kann, um zu verhindern, dass das Triebwerk durch am Boden befindliche Trümmer angesaugt und beschädigt wird.
Was wir normalerweise als flügelaufgehängten Motor bezeichnen, besteht darin, den Motor unter dem Flügel aufzuhängen, aber es gibt auch eine umgekehrte Möglichkeit, den Motor über dem Flügel anzuordnen. Unter dem Gesichtspunkt, dass der Motor am Flügel nicht durch die Höhe über dem Flügel begrenzt ist und denselben Entlastungseffekt wie der Motor am Flügel hat, ist die Anordnung des Motors am Flügel tatsächlich sehr wissenschaftlich. Sobald jedoch der Motor über dem Flügel angeordnet ist, kann die Rolle des Flügels beim Abschirmen des Motorgeräuschs nicht erreicht werden. Darüber hinaus erschwert die Überflügel-Motoranordnung die Motorwartung aufgrund der erhöhten Position des Motors. Nach umfassender Abwägung verschiedener Faktoren gibt es derzeit nicht viele Flugzeuge mit Flügelmotoren.
Flügelwurzellayout
Das Flügelwurzellayout ist ein Triebwerkslayout mit langer Geschichte. Beginnend mit frühen Jetlinern, dem Comet und dem Tu-104, haben Designer Triebwerke an der Wurzel der Tragfläche montiert. Der Grund, warum Designer dieses Layout wählen, ist, dass es die Form des Flugzeugs, das durch die drei aerodynamischen Hauptkomponenten Flügel, Rumpf und Leitwerk gebildet wird, mit dem geringsten Windwiderstand beibehalten kann. Da darüber hinaus das Triebwerk relativ nahe an der Mittelachse des Rumpfes und dem Schwerpunkt des Rumpfes liegt, ist das resultierende Schubungleichgewicht relativ gering, sobald ein Triebwerk ausfällt, und die Flugsteuerung ist relativ einfach. Daher verwendeten die meisten frühen Düsenflugzeuge dieses Triebwerkslayout.
Natürlich hat auch dieses Layout offensichtliche Einschränkungen. Die Anordnung des Flügelwurzeltriebwerks macht das Triebwerk nahe am Rumpf. Dadurch wird erstens die Kabine laut, und zweitens verursacht der heiße Luftstrom aus dem Motor leicht Schäden am Rumpf. Außerdem ermöglicht dieses Layout, dass der Flügel durch die Triebwerksgondel hindurchgeht und den Rumpf verbindet, was die Konstruktion des Kraftaufnahmesystems verkompliziert und das Strukturgewicht der Flügelwurzel erhöht. Da das Triebwerk innerhalb der Flügelstruktur eingebaut ist, erhöht es außerdem die Schwierigkeit der Triebwerkswartung.
Layout der Heckaufhängung
Das Hecklift-Layout besteht darin, den Motor am Heck des Flugzeugs zu platzieren. Das erste Düsenflugzeug, das dieses Triebwerkslayout übernahm, war der Clipper, und später übernahm auch die Boeing 727 dieses Layout.
Die Vorteile dieses Layouts liegen auf der Hand: Erstens gibt es keine überflüssigen Vorsprünge unter dem Flügel, was den Einfluss des Motorgehäuses auf Auftrieb und Luftwiderstand verringert; Zweitens gibt es keine starren Anforderungen an den Platz unter dem Flügel, und der Konstrukteur kann die Höhe des Fahrwerks verkürzen und Struktur einsparen. Drittens kann es eine ruhigere und komfortablere Umgebung für die First Class, Business Class und sogar High-End-Economy-Class befindet sich vorne im Rumpf; der vierte ist, dass der Durchmesser des Motors nicht durch den Raum begrenzt ist und ein Motor mit einem sehr großen Nebenstromverhältnis verwendet werden kann; Fünftens ist die Auswirkung auf das Gieren des Flugzeugs aufgrund des kurzen Abstands zwischen den Triebwerken beim Ausfall eines einzelnen Triebwerks weitaus geringer als bei der Unterflügelanordnung.
Dieses Layout hat auch Nachteile, wie z. B. das Auflösen der Entlastungswirkung des Motors auf den Flügel; Das Layout des Heckmotors erfordert ein hohes Heck, und die vertikale Struktur muss beim Design des Modells verstärkt werden. Die Anzahl der Motoren kann nicht beliebig erhöht oder verringert werden.
Layout "Flügelkran plus Heckkran".
Das Triebwerkslayout "Flügelkran plus Heckkran" ist bei einigen Flugzeugen mit 3 Triebwerken zu sehen. Unter ihnen sind die von McDonnell Douglas hergestellten Langstrecken-Großraumflugzeuge DC-1 und MD-11 die repräsentativsten. Am Anfang bestand die Leitideologie bei der Übernahme dieser Triebwerksanordnungsmethode darin, ein Triebwerk am Heck zu installieren, um die Leistung des Flugzeugs zu erhöhen und die Flugdistanz zu verlängern. Diese Motoranordnung "Flügelkran plus Heckkran" wurde mit der zunehmenden Popularität des Hebens von Sekundärtriebwerken für Zivilflugzeuge allmählich eliminiert.
