Короткий ответ - тому что физика (и исходящие из нее нормы сертификации и безопасности ЛА, а так же экономической эффективности) на планете общая, но можно и нужно раскрыть эту тему подробнее.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/25b/f46/e89/25bf46e890ec5dc42a0dbfe5849b0bb1.jpg)
1. Они все дозвуковые, потому что сверхзвук жрет слишком много дорогого топлива и слишком шумный (ударная волна от фюзеляжа порой вышибает витрины и стекла домов), его не купит ни одна авиакомпания. Там есть еще с десяток проблем, но эти основные. Значит, у всех пассажирских лайнеров дозвуковая аэродинамика ("формы" фюзеляжа и крыла).
2. У них всех стабилизатор и киль в хвосте, никакого ПГО (т.н. "маленькие крылышки" в носу) и других финтов. Тому что такая схема обеспечивает наилучший диапазон центровок (нужно меньше усилий чтобы лететь ровно) - а чем больше диапазон, тем длиннее фюзеляж (больше пассажирских мест) можно сделать. ПГО же этот диапазон уменьшает, да и с компоновкой ("как его запихнуть?") создает проблемы - поэтому его никто не ставит.
2.1 Они все низкопланы (крыло внизу фюзеляжа), потому что низкопланы лучше плавают при аварийной посадке на воду. У высокоплана (крыло на крыше) фюзеляж тонет мгновенно - а это, кроме шуток, важный пункт в списке требований по безопасности воздушных судок. Так же у высокопланов всегда хуже взлетно-посадочные характеристики (высокое крыло, в отличие от низкого, не создает эффект экрана), их двигатели тяжелее обслуживать (ибо высоко), а при разрушении их осколки летят прямо в иллюминатор к пассажирам, но основной пункт - безопасность.
(Да, я в курсе, что Ан-148 существует. Но никому из коммерческих АК он внезапно (нет) оказался не нужен, да и международные сертификаты не получил).
3. У них у всех 2 двигателя, эпоха 3-х/4-х турбин ушла (сейчас больше двух дороже, меньше нельзя по соображениям безопасности). Расположены эти двигатели... А вот тут вопрос.
Есть два вида пассажирских самолетов - условно "маленький" и "больше маленького". Что у Боинг 737, что у Боинг 777 два двигателя под крылом, в данном вопросе их разница в габаритах и классе не важна. А вот "маленький" самолет (99% бизнес-джетов) - это двигатели в хвосте, ибо под крылом там банально нет места.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/2ff/84e/a14/2ff84ea141c0223befd8423c8081d3af.jpg)
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/dbc/487/2e2/dbc4872e287c398e6c7b31917ad4984e.jpg)
(Нет, если у вас миллиарды денег и времени, можете попробовать поставить двигатель на крыло, но тут про список проблем и сложностей можно отдельную статью писать, так что просто поверьте на слово - HondaJet не просто так одна такая).
Тут кто-то может вспомнить, что раньше двигатели в хвост ставили и на "большие" самолеты тоже, и задать вопрос - чего сейчас от этого отказались? Если кратко - потому что такая схема дает худшие ЛТХ и создает больше рисков. А теперь подробнее.
Оговоримся о плюсах "двигателей в хвосте" - это "чистое" крыло, что хорошо для аэродинамики и для посадки на воду, это более короткие стойки шасси (что упрощает их размещение, уменьшает массу и делает более безопасным (не так высоко прыгать) экстренное покидание самолета, если аварийный трап откажет), при отказе одного двигателя меньше дестабилизирующий момент (меньше "уводит вбок"). Лет 40 назад в плюсы записали бы кратно меньшую шумность для пассажиров, но современные двигатели под крылом уже не создают такого дискомфорта в салоне, как тогда. Так же бытует миф, что высокорасположенный двигатель меньше засасывает мусор с полосы, но в реальности все наоборот, низкорасположенным воздухозаборникам не свойственно вихреобразование, поднимающим мусор, а высоким - да. Всё, список плюсов закончился, переходим к недостаткам.
![Вот такой смерч вполне может поднять и засосать мусор в двигатель Вот такой смерч вполне может поднять и засосать мусор в двигатель](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f20/4c1/ede/f204c1ede068d95858f923357f127c63.jpg)
Первый и самый основной - масса. Чем самолет легче - тем выше его ЛТХ и экономические показатели. А размещая двигатели в хвосте фюзеляжа, мы обрекаем его на удлинение, так как: 1. место под двигатель "съест" часть салона = меньше пассажиров = меньше денег, 2. Нельзя размещать оперение и двигатель на одной линии. Почему? Безопасность. Двигатель имеет свойство ломаться и разрушаться - и если раскаленные обломки турбины, только что вращавшейся со скоростью несколько десятков тысяч оборотов в минуту, влетят в киль - то полет точно станет пикированием. А так есть шанс дотянуть...
![Разлет между двигателем и килем, наглядно Разлет между двигателем и килем, наглядно](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/868/c39/186/868c39186e85a363a5f7f407fb89ced0.jpg)
Так вот - более длинный фюзеляж - большая масса. На этом рост массы не заканчивается, ведь киль тоже становится тяжелее. Почему? Потому что теперь он должен создавать больший момент, ведь плечо между ним и крылом стало меньше - потому что крыло съехало назад (о чем ниже), а устойчивость нужна прежняя. А кроме киля есть стабилизатор (горизонтальное оперение). Если на обычном самолете его можно навесить на силовой набор фюзеляжа, то тут его нельзя поставить прямо за горяченным соплом, его должен нести киль. Для чего киль должен стать прочнее и толще - то есть опять-таки тяжелее. Как и та часть фюзеляжа, на которую мы ставим все это богатство...
Итак, хвост стал куда тяжелее. Значит, у нас сместился назад центр тяжести (ЦТ). Значит, надо смещать и крыло. Но это наш самолет еще пустой. Вспоминаем, что загрузка (а значит, положение ЦТ) бывает разной и меняется в полете (по мере выработки топлива), и начинаем думать, как блин его постоянно балансировать? Ну, Ил-62 или Каравелла для этого возили с собой бесплатный груз-балласт в носу...
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/1b4/3d0/0a1/1b43d00a180f98fa2b3f48d9fe38390d.jpg)
Кто-то скажет, что зато крыло должно стать легче, ведь ему теперь не надо нести двигатель, держать реверс, паразитное сопротивление и другие моменты. Но... Нет. Крыло в таком случае надо делать прочнее. В полете подъемная сила постоянно стремится "сложить" крыло над фюзеляжем (представьте, что самолетик "хлопнул в ладоши" над собой). Если под крылом есть двигатель, то он своим весом тянет центроплан вниз и частично парирует этот эффект, если двигателя нет, то крыло ничего не разгружает, и приходится повышать его прочность по старинке. И поди угадай, чье крыло в итоге будет тяжелее.
Но фиг с ней, с весовой культурой все понятно - в ГА приоритет номер 1 — это безопасность. И тут тоже все плохо.
Опять вернемся в хвост, ведь там в чат вошло "затенение". Если по какой-либо причине самолет вышел на критические углы атаки (задрал нос), то крыло "закрывает" носовую часть от набегающего потока воздуха, и возникает риск, что двигатели словят помпаж, стабилизаторы потеряют эффективность... И вполне возможно, что аминь.
Вновь вернемся к самим двигателям. Помимо разрушения, они еще иногда и горят. И если система пожаротушения сказала "аминь", то пламя гарантированно захватит и второй двигатель (ибо все топливопроводы рядом) и хвостовое оперение. А потерять его - куда страшнее, чем потерять часть обшивки консоли крыла.
Но не беспокойтесь! Чтобы двигатель не ломался, его надо обслуживать. И тут... Тут нужна стремянка, ага. Двигатель же высоко. Те, что под крылом, обслуживать всяко проще. А еще они больше. Сейчас в ГА балом правят двигатели с высокой степенью двухконтурности (с большим диаметром первой ступени компрессора) - они банально экономичнее двигателей с малой степенью. Запихнуть их в хвост... Ну удачи, что, под крылом их разместить кратно проще.
![m - степень двухконтурности. C - удельный расход. R - удельная тяга. m - степень двухконтурности. C - удельный расход. R - удельная тяга.](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f1d/96d/ead/f1d96dead5fb7bccb4bc70bb1e27e584.jpg)
Собсна, по этим причинам двигатели в хвост нынче ставят только бизнесджетам. Там их некуда больше ставить, да и часть перечисленных выше проблем маленьким летаблам свойственны в меньшей степени. Поэтому все бизнесджеты похожи друг на друга, а все лайнеры похожи на лайнеры. Физика везде одинаковая.
Автор: Трифон Дубогрызов
Комментарии (37)
darthmaul
24.08.2024 13:45+4А размещая двигатели в хвосте фюзеляжа, мы обрекаем его на удлинение, так как: 1. место под двигатель "съест" часть салона = меньше пассажиров = меньше денег, 2. Нельзя размещать оперение и двигатель на одной линии
Это как так то? Фюзеляж не может быть обрубан как пень, всё равно хвост закругляется на конус. Наличие там движков никак не влияет на вместимость. Да, пассажиров не посадишь - т.к. на движок никто не хочет смотреть весь полёт, все хотят обзор. Но в малых джетах там обычно туалет размещают, а в самолётах побольше - ещё и рабочее место стюардес, откуда они наптики и еду таскают. Место не пропадает. Просто движки с большим вентилятором (high bypass turbofan) на хвосте физически не поместятся.
Batalmv
24.08.2024 13:45+3Они все низкопланы (крыло внизу фюзеляжа), потому что низкопланы лучше плавают при аварийной посадке на воду. У высокоплана (крыло на крыше) фюзеляж тонет мгновенно - а это, кроме шуток, важный пункт в списке требований по безопасности воздушных судок.
Вот тут я ничего не понял. Простите, но как мне кажется, тело не тонет если:
оно банально легче жидкости, в которой плавает, так как "тело вопертое в воду выпирает на свободу столько выпертой воды, сколько воперто туды"
оно не набирает жидкость в процессе плаванья, что повышает массу при неизменном объеме
оно устойчиво на воде, т.е. условно стабильное положение, к которому стремитя в случае крена или дифферента
На какой из этих пунктов влияет расположение крыла?
Так же у высокопланов всегда хуже взлетно-посадочные характеристики (высокое крыло, в отличие от низкого, не создает эффект экрана)
Вы наверное знаете больше, может даже пилот, но вот докука ... экранолеты, это что-то что летит ОЧЕНЬ низко. На высоте словно 100 м, как я понимаю, никакого эффекта нет от слова совсем. А самолет во время посадки имеет банально стабильную вертикальную скорость, как один из критериев стабильного захода + глиссада задает требуемые параметы. Складывая 2+2 получаем, что самолет должен во время снижения выдерживать условно 4 м/с и постепенно гасить скорость, когда еще слишком высоко и "экрана" нет. А когда стало сильно низко - так блин, надо садиться, а не продолжать парить на поверхностью. Плюс все это прекрасно регулируется механизацией
У них у всех 2 двигателя, эпоха 3-х/4-х турбин ушла (сейчас больше двух дороже, меньше нельзя по соображениям безопасности). Расположены эти двигатели... А вот тут вопрос.
Насколько я помню историю вопроса, все дело в банальном расстоянии до аэродрома во время полета через окена. Как только его сделали достаточно большим, чтобы можно было лететь оптимальной траекторией, 2-х двигательные самолеты сразу стали самыми эффективными. Т.е. тут все в комплексе. Увеличение можности, надежности привело к послаблению требований безопасности, что в какой-то момент привело к тому, что двух двигателей достаточно
fedorro
24.08.2024 13:45+5оно банально легче жидкости, в которой плавает, так как "тело вопертое в воду выпирает на свободу столько выпертой воды, сколько воперто туды"
Ну вот, Вы почти сами ответили на свой вопрос: для мысленного эксперимента представим водоизмещение фюзеляжа и крыльев равными. Высокоплан - фюзеляж под водой, крылья плавают на его водоизмещении, низкоплан - плавает на крыльях.
S_gray
24.08.2024 13:45+2Все эти рассуждения "про то, на чём плавает самолёт" - это рассуждения уровня десятиклассника. В реальности, при проектировании самолёта существует требование по обеспечению определенного времени плавучести, независимо от схемы самолёта, которое должно быть достаточным для покидания ВС пассажирами с использованием спасательных средств. Но, вообще говоря, редкий самолёт остаётся целым после авиационного происшествия с посадкой на воду. Из известных упоминаются только два случая, если я не ошибаюсь - какой-то иностранец на Гудзоне и Ту-134 на Неве. Поэтому выставлять плавучесть, как один из ключевых факторов при выборе схемы самолёта - ну, мягко говоря, забавно...
Skykharkov
24.08.2024 13:45В крайне грубом приближении, низкоплан это все таки одно крыло. Т.е. понятнее и проще аэродинамика, никаких дополнительных "облизов", сложных поверхностей в местах крепления с фюзеляжем и так далее. Конструктивно-силовая схема - проще. Если мы не говорим про бомбардировщик, конечно. В котором и бомбы запихнуть и прочность всей конструкции обеспечить... А вот высокоплан - уже 100% два полукрыла. Т.е. крыло разделенное фюзеляжем. Со всеми сопутствующими аэродинамическими и прочими приколами. Повторюсь. Это крайне приближенно. Вы совершенно правы. Плавучесть тут далеко не на первом месте. Сложная и интересная тема.
acordell
Угу. А еще сколь-либо существенно изменение планера ведет к прохождению несметного количества сертификаций, которые резко увеличивают что сроки, что стоимость разработки, и, при этом, не факт что вообще будут пройдены. При такой расцветшим буйном цветом бюрократии что-то радикально новое предложить - очень смелое решение.
Ilya_JOATMON
Чтобы делать радикально новое - оно премущество перед старым должно иметь, а новизна ради новизны в авиации не нужна, это не софт всякий.