В первые годы реактивной авиации инженеры экспериментировали почти со всем — формой крыла, расположением двигателей, даже самой логикой конструкции самолёта. Тогда ещё не знали, какой будет «идеальная» схема самолёта. Одним из ранних решений было размещение двигателей прямо внутри крыла. К чему привела эта идея и почему от нее отказались — далее в материале.
Так, например, был устроен de Havilland Comet — первый в мире реактивный пассажирский самолёт. Похожую компоновку использовали и в советском Ту-104. На бумаге это выглядело красиво: гладкое крыло без «лишних» деталей, меньше сопротивления — значит выше скорость.
Но уже через несколько десятилетий от этой идеи почти полностью отказались. Парадокс в том, что главной причиной отказа стал прогресс.
Ранние реактивные двигатели были узкими и сравнительно слабыми. Их действительно можно было «спрятать» в крыло. Но со временем появились турбовентиляторные двигатели — те самые большие, с огромным вентилятором спереди.
Посмотрите на современный Boeing 737 или Airbus A320 — их двигатели уже больше по диаметру, чем толщина крыла. Встроить такой двигатель внутрь физически невозможно, если не делать крыло гигантским и тяжёлым.
А тяжёлый самолёт — это всегда плохо: больше топлива, меньше дальность, выше цена билета.
Есть момент, который неочевиден, если не думать как инженер: крыло — это не просто «плоскость для полёта». Внутри него находятся топливные баки, силовые элементы и механизмы управления. Когда туда помещают двигатель, начинается конфликт за пространство.
В итоге приходится либо жертвовать топливом, либо усложнять конструкцию. И то и другое делает самолёт менее эффективным.
Именно поэтому более поздние машины вроде Boeing 707 уже получили двигатели на пилонах под крылом — это освободило внутренний объём и упростило конструкцию.
Интересно, что подвеска двигателя под крылом дала неожиданный бонус.
В полёте крыло изгибается вверх под действием подъёмной силы. Тяжёлый двигатель, висящий снизу, частично компенсирует этот изгиб. В результате крыло можно сделать легче, а это напрямую экономит топливо.
Авиация — это не только полёт, но и экономика. Самолёт должен быстро обслуживаться между рейсами.
Представьте: двигатель внутри крыла. Чтобы к нему добраться, нужно разбирать часть конструкции. Это долго, дорого и неудобно.
Теперь сравним с современными лайнерами. У того же Airbus A320 двигатель висит снаружи. Его можно заменить целиком за сравнительно короткое время. Для авиакомпаний это огромная разница.
Безопасность тоже сыграла свою роль.
Если двигатель сломается или загорится, лучше, чтобы он был вынесен наружу. Встроенный двигатель может повредить крыло или топливные баки.
Поэтому современные схемы оказались не только удобнее, но и устойчивее к аварийным ситуациям.
Интересно, что инженеры пробовали устанавливать двигатели не только «в крыле» и «под крылом».
Например, у McDonnell Douglas DC-9 и Ту-154 двигатели расположены в хвосте. Такая схема тоже имеет плюсы — тише в салоне, чище крыло.
Но у неё свои минусы: сложнее балансировка, выше нагрузка на хвостовую часть, труднее обслуживание. В итоге она тоже уступила подкрыльевой компоновке.
Впрочем, сама идея «спрятать двигатели» не умерла окончательно.
В современных экспериментальных проектах, особенно в концепциях самолёта-крыла, инженеры снова пытаются интегрировать двигатели в корпус. Но теперь это делается уже с другими технологиями и материалами.