How "over-engineered" var gamla plan och hur "över-engineered" är de nu när vi har mer avancerade test- och forskningsalternativ?

Du har rätt att äldre konstruktioner används (och behövs!) högre säkerhetsmarginaler. Jag skulle dock inte kalla det här över engineering. Men det är förutom punkten.

De största framstegen har gjorts i material! Inte bara nya legeringar, men mycket bättre kvalitetskontroll i tillverkningen. Aluminiumskivorna och plattorna som du skulle få från en fabrik för 50 eller 80 år sedan hade mycket större variationer i lokal styrka och styrka mellan olika produktionsgrupper. Detsamma gäller för fästanordningar, smidda, vad som helst. Datorstyrd tillverkning och den obevekliga ansträngningen att förbättra kvalitet och konsistens har gjort det möjligt. Endast trä är fortfarande detsamma som det var då, men Basil Bourque har rätt: Bearbetning av träet har också förbättrats med språng.

Men nu överväga vad vi gör när vi spänner på en vinge: Vi använder den maximala statiska höjningskoefficienten, lägger till aileron-avböjning och använder det böjningsmomentet på v $ _A $ till storleken på vår vinge spar. Vi gör det genom att använda en säkerhet faktor på 1,5 (§25.303). För delar med en mer felaktigt produktionsprocess behöver ytterligare faktorer läggas till ( se §25.619 ).

Och nu överväga vad som händer i den verkliga världen: Den dynamiska maximala lyftkoefficienten, som inte följer de regler och föreskrifter som FAA ställer, kommer lätt att vara 1,3 gånger större än den statiska lyftkoefficienten som används för att påverka vingen. I test upp till 150% har uppnåtts . Gör att du tycker hur förnuftig den säkerhetsfaktorn verkligen är. Medan vi förstår de statiska belastningarna mycket bra (eftersom de är lätta att studera), Dynamiska och utmattningsbelastningar råkar fortfarande överraska ingenjörerna från tid till annan . En liten extra marginal kan ibland vara ganska användbar.

På den Eurofighter sänktes strukturfaktorn faktiskt till 1,4 med resonemanget att mer exakt modellering och simulering skulle tillåta att använda en mindre marginal.

Den juridiska "over engineering" -faktorn har inte ändrats sedan 1970:

FAR Del 25, avsnitt 303:

Unless otherwise specified, a factor of safety of 1.5 must be applied to the prescribed limit load which are considered external loads on the structure. When a loading condition is prescribed in terms of ultimate loads, a factor of safety need not be applied unless otherwise specified.

[Amdt. 25-23, 35 FR 5672, Apr. 8, 1970]

Överteknik är ett begrepp inom värdeteknik, inte flygplandesign. Generellt innebär överkonstruktion att konstruktionen blir mer robust eller onödigt komplicerad än nödvändigt. På det sättet skulle jag säga att flygplan är / var sällan övermotoriserad. Äldre flygplan var mer konservativa för att bestämma lasterna.

I konstruktionsdesign av något flygplan försöker konstruktören göra flygplanet säkert i ett antal steg:

• Säkerhetsfaktor (vilken för transportflygplan är 1,5)

• Konservativa materialegenskaper

• Konservativa belastningar.

Processen som följs nu är ganska mycket densamma; ingenjörerna kan emellertid bestämma belastningarna som verkar på strukturerna i högre precision jämfört med tidigare tider och kan optimera strukturen i enlighet därmed. Säkerhetsfaktorn och att ta konservativa materialegenskaper har inte förändrats mycket.

Även om man kan säga att till exempel att göra vingen spar tjockare än vad som behövs för att ta hänsyn till oförutsedda laster är det bra ur strukturell synvinkel, det är dåligt av prestanda / vikt / bränsleförbrukning. Problemet är att om formgivaren medvetet lägger säkerhetsfaktorn mer än nödvändigt, sänker han faktiskt flygplanets prestanda. Som ett resultat är över engineering (mer än design eller lagkrav) vanligt dålig design och rekommenderas inte.

Kort sagt, processen har inte förändrats över tiden - det är helt enkelt att verktygen har förbättrats och mer data är tillgängliga för användning.

Det finns andra problem här - flygplan som F-35 Lightning II kallas upprepade gånger över-engineered, men poängen är att de var designade för de angivna specifikationerna. F-35 krävdes exempelvis genom konstruktion för att utföra uppgifterna för ett antal flygplan och som sådan har en väsentligt svår konstruktionstid.

På en annan anteckning från de andra svaren har det förekommit några artiklar som tyder på att nyare "ben" -liknande konstruktioner övervägas och implementeras av företag som Airbus.

Airbus has partnered with Autodesk to rethink the design of those lowly partitions. Its new partition debuted today at the Autodesk University conference in Las Vegas and, thanks to 3-D printing and some wild new algorithms based on slime mold and bone growth, it weighs in at just 66 pounds. Airbus’s current partitions weigh 143 pounds apiece. “Our goal was to reduce the weight by 30 percent, and we altogether achieved weight reduction by 55 percent,” says Bastian Schaefer, innovation manager at Airbus. “And we’re right at the beginning.” http://www.wired.com/2015/12/airbuss-newest-design-is-based-on-slime-mold-and-bones/

Det finns även några ganska imponerande futuristiska mönster:

länk

länk

Jag tror att beräkningspänningar och belastningar inte är bättre nu än för 50 år sedan. Ingenjörer förstod krafter och fysik inte annorlunda än än nu. De brukade bara använda en bildregel i stället för programvara, men de fick samma resultat. I stället för att modellera saker bygger de verkliga livet och testade dem. De fick samma svar. De byggde en vinge, böjde den tills den bröt och upptäckte sin styrka och kunde bygga en till någon lastspecifikation som behövdes utan att bygga upp den. Modern mjukvara ger bara resultat billigare och snabbare.

De stora skillnaderna mellan då och nu är material och systemutveckling. Beräkna inte krafter och påfrestningar.