Could flygplanens vingar vara tunnare om inget bränsle lagrats i dem?

nr.

Vingstycket är i första hand dikterat av strukturella krav. Det måste tillhandahålla en aerodynamisk mässing för vingarna. Att göra det tunnare skulle köra upp massan av strukturen inuti.

För att förenkla saker, föreställ dig vingen spara som en I-stråle. Den har två flänsar som har spännings- och kompressionsbelastningar och en bana mellan flänsarna för att överföra skjuvbelastningar. Böjningsmomentet som bärs av sparet är produkten av krafterna i flänsarna och avståndet mellan dem. Om du minskar avståndet måste krafterna öka för att hålla böjningsmomentet konstant. Större styrkor kommer att resultera i större flänsar för att hålla spänningarna i materialet under ge stress.

Att begränsa tjockleken är en önskan att flyga på en vissa Mach-nummer . En rörlig vinge måste trycka luften före den åt sidan, och tjockare vingar måste göra mer tryckande. Detta resulterar i en högre acceleration av flödet runt vingen och tjockare vingar har en lägre kritiskt Mach-nummer (flygningen Mach-nummer när lokalt flöde når Mach 1). Det här drakstraffet är särskilt allvarligt vid supersonisk flygning.

Tjockare vingar hjälper också till att skapa högre maximala lyftkoefficienter, upp till en punkt. Plottet nedan (taget från denna webbplats) visar att en flygplastjocklek på 12% ger bäst resultat, vilket bidrar till att hålla vingeområdet lågt. En tjockare vinge gör det också lättare att integrera komplexa höglyftanordningar, vilket igen bidrar till att minska vingeområdet.

Denresulterandevingtjocklekenäralltidenkompromiss,ochbränslevolymenärbararesultatetavdenkompromissen.Omenvingebehöverlagramerbränsleväljerdesignarnaenlägre bildförhållande , men lämnar den relativa tjockleken oförändrad. Om mindre bränsle krävs kommer tankarna att bli mindre, och igen kommer tjockleken inte att förändras.

Möjligen, men med inget bränsle i vingen skulle det troligen vara en effekt att vingarna blir tunnare än en drivande orsak.

Tidigare styrde den tunna flygbladsteorin dagen, och designers använde externa trusser för att stödja två lyftytor i en biplankonfiguration. Kolla in De Havilland Dragon , som använde RAF 15-flygbladet (max t / c på 6,5%), som en exempel. Jämför det här med Boeing 247 , som introducerades en månad senare (maj vs april 1933) och innehöll även tio passagerare, men använde en enda cantilever vinge, utan externa stöder. Dess vingsektion, Boeing 106 (max t / c på 13,5%), var tjock nog att innehålla en intern stödstruktur.

Den största fördelen med att ha alla dina strukturella medlemmar i vingen är det reducerade draget. Du får också några andra fördelar, som fördröjd stall på grund av den avrundade framkanten, och utrymme för att lagra ditt bränsle på grund av den högre slutna volymen. Det är osannolikt att någon seriös flyglinjekonstruktion kommer att återgå till en biplanskonfiguration.

Idag, tack vare det stora utbudet av material och designverktyg som ingenjörerna har, tycks vinge tjockleken vara cirka 10% baserat på att vi tittar på några Airbus / Boeing-erbjudanden. Vanligtvis kommer en modern design att ändra profilen från rot till spets, så det blir högre på vissa ställen och lägre i andra. Det är möjligt att om dessa tekniker tillämpades på biplanmönster, kunde vi komma fram med några riktigt tunna vingar, men flygplanet skulle ha högt drag och sannolikt skulle inte sälja.

Som sagt, ordnar vissa koncept vingarna på sätt som kan låta dig komma undan med detta. I synnerhet har Lockheed Martin föreslagit ett box-wing-koncept (för vilket jag inte kunde hitta namnet) och Boeing har studerat en design med spärrade vingar som heter Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR). Om en av dessa mönster slutar att minska mängden styvhet som behövs i vinge sparet, skulle konstruktörerna sannolikt minska tjockleken (och därmed vingen) tjocklek för att spara vikt. Beroende på hur mycket tjocklek de rakar bort kan det inte längre vara värt att lagra bränsle i vingen.