Varför har 747 4 motorer istället för 2?

Enkelt, fler motorer = mer kraft och kraft behövs för flera saker, den första är att ta av. Vid maximal startvikt måste ett flermotorigt flygplan kunna förlora en motor (efter att ha nått go / no-go-hastigheten) och säkert fortsätta starten, vilket innebär att om du bara kunde knappt flyga på 3 motorer, åter måste ha 4 för att uppfylla krav på certifiering (säkerhet). För de fantastiska vikterna som 747 kan bära, behöver den några ganska kraftfulla motorer, och alla fyra av dem, för att starta fullt laddade och uppfylla detta krav. (Intressant är att om flygplanet är tomt och säkert kan fortsätta starttiden den 2, kan det typiskt tillåtas att starta med en motor som redan är inoperativ - till exempel att färja till en underhållsbas. Men det kräver ingen passagerare / frakt och sålunda ett mycket ljust flygplan.)

Vid krysshöjden betyder mer dragkraft att en högre kryssningshöjd är möjlig, vilket ger bättre bränsleeffektivitet. Så medan ett 4-motorflygplan säkert kan flyga på 3 motorer, och i många fall (beroende på vikt och uteluftstemperatur) på 2, kan den inte flyga så högt som möjligt med alla 4. Den högre kryssningshöjden inte bara ger en effektivare flygning, det håller dig också över mycket väder ute och i extrema fall kan ett 2-motorstak inte rensa all terräng på din rutt. (Återigen beror detta på vikt och temperatur.)

Moderna motorer har otroligt tillförlitlighet och det anses nu vara rutinmässigt att skicka dubbla motorn 777 och 767 och A330 på långa övervattensleder, men för 50 år sedan var tillförlitligheten inte lika stor, så det ansågs nödvändigt att ha redundans så att om en motor misslyckades över mitten av havet var det fortfarande en bekväm marginal, och du var inte nu "en motor bort" från att simma.

Förutom vad Ralph nämnde fram till mitten av 1980-talet krävde föreskrifter att flygplan som kör långt över vattenvägar eller andra sådana vägar med brist på ställen att avleda i nödfall måste ha minst 3 motorer. Specifikt gäller detta för varje väg som var mer än 60 minuter från ett avledningsfält i områden som omfattas av FAA-föreskrifter och 90 minuter på andra ställen. De flygplan som användes på dessa vägar under denna tid bestod av 4-motorflygplan som De Havilland Comet , Boeing 707 , Douglas DC-8 och Boeing 747 samt 3-motorflygplan som McDonnell Douglas DC-10 och Lockheed L-1011 TriStar . Dessa föreskrifter berodde på att motorer historiskt sett inte varit nästan lika tillförlitliga som de är idag. Detta var särskilt sant för kolvmotorerna som användes före stråltidsåldern, men också för tidiga jetmotorer.

För att specifikt svara på din fråga, för att kunna betjäna de långväga transatlantiska och trans-Pacific-sträckorna som Boeing 747 var avsedd för, var det nödvändigt att ha minst 3 motorer. Boeing bestämde sig tydligt att det var föredraget att gå med 4 och hålla dem alla vinge-monterade. Detta krävde inte lika mycket tryckkraft per motor, vilket gör motorerna enklare att designa, särskilt vid den tiden.

Men på 1980-talet hade jetmotorerna blivit tillräckligt pålitliga och kraftfulla att en ny klass av föreskrifter kallades ETOPS ( tidigare "Extended Range Twin Engine Operational Performance Standards," now "ExTended OPERationS") utvecklades för att tillåta att tvåmotoriga flygplan flyger utlandsrutter, förutsatt att de uppfyllde vissa standarder. Det första flygplanet som godkändes för sådana operationer var Boeing 767 , som fick flyga transatlantiska operationer för TWA. Den ursprungliga ETOPS-certifieringen gjorde det möjligt för 767 att flyga upp till 90 minuter från ett avledningsfält och detta ökade senare till 120 minuter efter att TWA hade visat framgång med 90-minuters certifieringen. De ursprungliga ETOPS-föreskrifterna begränsade dock fortfarande flygplan till maximalt 120 minuter ETOPS vid ibruktagande och 180 minuter ETOPS var endast tillåtet efter minst ett år med framgångsrikt drift med 120 minuters ETOPS. Som sådan planerades flygplan utformade under denna period för långdistansoperationer, särskilt trans-Pacific, som MD-11 och Airbus A340 , gick fortfarande med 3-motorer eller 4-motorers konstruktioner. Tyvärr för Airbus och McDonnell-Douglas släpptes dessa flygplan rätt runt tiden FAA började tillåta 180 minuters ETOPS vid utlösning.

Den nyutvecklade Boeing 777 var det första flygplanet som kvalificerades för 180 minuters ETOPS vid ibruktagande. Till stor del som en följd av den effektivitet som uppnåddes genom att endast ha 2 motorer trodde 777 A340 i försäljning, vilket ledde A340-programmet till en tidig död. Kort därefter förvärvade Boeing McDonnell Douglas och upphörde produktionen av MD-11. Med 777 nu tillåtet att flyga, inte bara transatlantiska, men också trans-Pacific-rutter, försvann behovet av tri-motor eller fyrhjulsdrivna flygplan att flyga dessa rutter. 777 följdes därefter av A330, 787 och A350 i att kunna betjäna dessa vägar. Vart och ett av dessa program har varit mycket framgångsrikt, men deras framgång har i stor utsträckning resulterat i den omedelbara döden av tidigare tre-motorns och fyrhjulsmodellerna. A340 har slutat produktion helt. 747 och A380 har haft svaga nya order under de senaste åren, vilket ledde till att båda programmen kunde avbrytas. Enligt Wikipedia, i slutet av maj, har A380 hittills inte haft några nya nätorder än 2015 och 747 har bara haft 3 (och ingen i 2014).

Du måste komma ihåg den tid då flygplanet utformades. Motorerna var inte så mäktiga, så att de behövde fyra för att få luftburna och fyra för att flyga långväga över vattenvägar. Det finns motorer nu som skulle kunna göra jobbet i par, men 747 skulle behöva drastiskt omdesignas eftersom bland andra problem vingen är för låg för att rymma monstermotorerna på plan som 767 och 777. Vad Boeing bör ompröva var en avbruten 3 -design som en stor 727. De tittade på den en gång tillbaka på 60-talet men motorerna var inte där än. Nu skulle det vara en bra tid att ompröva.