Почему у одних самолетов крыло находится в нижней части фюзеляжа, а у других в верхней: 15 неочевидных причин

Во многих случаях этот фактор оказывается самым важным. Турбореактивный двигатель имеет небольшой диаметр, его можно установить очень низко у самой земли.

Самолеты, оснащенные турбовинтовыми или поршневыми двигателями, имеют пропеллеры довольно большого радиуса: чтобы лопасти не задевали землю, их приходится поднять выше. Вот почему большинство таких самолетов сконструированы как высокопланы.

Если самолет должен эксплуатироваться в трудных условиях, на грунтовых и небольших аэродромах, или приземляться на воду (гидросамолет), то крыло стараются поднять выше и подальше от земли – источника пыли, мусора и воды. Это позволяет лучше защитить и крыло, и двигатели от засорения и ударов о землю при грубой посадке.

Поскольку у высокоплана между крылом и фюзеляжем есть большой просвет, на крыльях можно разместить мощные средства механизации: закрылки, воздушные тормоза и элероны. Самолеты с развитой механизацией имеют меньший пробег при взлете и посадке – опять же, удобно на малых аэродромах.

Наконец, такая схема более удобна для погрузки и разгрузки. Поскольку крыло и двигатели находятся в верхней части фюзеляжа, сам фюзеляж может сидеть на коротком шасси у самой земли, это позволяет оснастить грузовые и пассажирские люки рампами и обходиться без аэродромных трапов.

Вот почему большинство военно-транспортных самолетов и гидросамолетов, а также многие гражданские самолеты регионального класса выполнены по схеме высокоплана.

Если самолет не нужно адаптировать к плохим ВПП, в действии вступают другие факторы.

Комфорт – важный параметр для пассажирских самолетов. Чтобы уменьшить шум в салоне, двигатель стараются отнести подальше от фюзеляжа. На низкоплане это сделать удобнее: двигатель находится ниже палубы салона.

Низкопланы еще и более мягко выполняют посадку: поскольку крыло находится рядом с землей, на него у земли сильно действует эффект экрана, поддерживающий самолет прямо перед тем, как его колеса коснутся бетонки.

Низкоплан удобнее и для аэродромной команды, обслуживающей самолеты. Чем ниже находится крыло и двигатели, тем проще к ним добраться для контроля исправности и ремонта.

Поэтому в большой пассажирской авиации, где качество инфраструктуры не проблема, большинство самолетов являются низкопланами.

В гражданской авиации важно, чтобы максимальный объем фюзеляжа можно было отдать под полезную нагрузку, и тут крыло превращается в помеху. В том месте, где несущие плоскости присоединяются к фюзеляжу, внутри фюзеляжа от одного крыла до другого проходят мощные элементы, соединяющие крылья и удерживающие их горизонтальном положении.

Для пассажирских авиалайнеров схема низкоплана удобнее. Как правило, пассажирский салон занимает верхнюю половину фюзеляжа, а в нижней находится багажное отделение. Силовой набор удобнее упрятать на уровень багажной палубы.

С грузовыми самолетами все сложнее. Чтобы грузовая кабина была как можно более просторной, крыло вообще не должно проходить через фюзеляж, поэтому его поднимают выше него – вот почему у этих машин часто есть характерный «горб».

Для боевых машин действуют все те факторы, плюс дополнительный: полезная нагрузка часто размещается под крылом, на внешних пилонах – внешние топливные баки, ракеты и бомбы. Чем ниже находится крыло, тем проще их присоединить к пилону. Это второстепенный фактор, но его тоже учитывают.

Ситуация становится менее очевидной, когда заходит речь о летных качествах.

Крыло высокоплана при полетах на малой высоте работает в более чистом потоке воздуха. К тому же, его центр тяжести находится ниже крыла, поэтому обе плоскости можно сделать строго горизонтальными. Горизонтальные плоскости создают более высокую подъемную силу.

В отличие от них, устойчивость низкопланов приходится обеспечивать, поднимая концы крыла, делаю так что самолет спереди выглядит как галочка V. Кроме того, низкопланы боятся опасного явления – затенения хвостового оперения крылом на больших углах атаки, из-за которого самолет может потерять управление. Опять же, это аргументы в пользу высокопланов.

Все это так, но хвостовое оперение низкоплана работает в более чистом потоке воздуха, поэтому такой самолет в крейсерском режиме более экономичен. Опять же, это важно в первую очередь для пассажирских самолетов — дополнительная причина, почему большинство из них все же низкопланы.