Почему перестали ставить двигатели в хвостовой части фюзеляжа самолета?

В современных пассажирских самолетах обычно используется схема установки двигателей под крылом, хотя в прошлом часто использовалась совершенно другая схема, в которой двигатели размещались в хвостовой части фюзеляжа. Такая схема позволяла сделать крыло более тонким и аэродинамически совершенным. Так почему в пассажирской авиации отказались от такого метода компоновки в самолетах и в чем недостатки такого расположения? С этим мы постараемся сегодня разобраться. Итак, давайте начинать. 

Недостатки и преимущества использования схемы установки двигателей в хвостовой части

Сразу стоит уточнить, что турбовинтовые двигатели как, например, у Ту-114 в хвостовую часть самолета никогда не ставили. Обычно ставили турбовентиляторные (реактивные) двигатели, которые в быту получили название "турбина". Такое расположение двигателей имело как свои преимущества, так и недостатки. Кроме того, турбовентиляторные (реактивные) двигатели используются и в настоящее время, поскольку они зарекомендовали себя как надежные, а главное экономичные установки.

Если говорить о преимуществах, то первое о чем стоит сказать, что более высокое расположение установки в хвостовой части позволяет засасывать меньшее количество мусора в двигатель. Поэтому требования к взлетно-посадочной полосе предъявляются не такие строгие. Второе, уровень шума в салоне при таком расположении двигателей значительно ниже, что намного комфортней для пассажиров. Третье, в случае отказа одного из турбовентиляторных двигателей расположенных в хвосте самолета разворачивающий момент не такой сильный, в сравнении с отказом двигателя, который расположен непосредственно под крылом или в крыле самолета. В подобных случаях пилоты ощущают дискомфорт из-за того, что самолет начинает разворачивать. Однако, при размещении двигателей в хвосте самолета, пилоты совершенно не ощущают этого дискомфорта. 

Если говорить о недостатках, то в такой схеме расположения двигателей их немало. Во-первых, требуется более прочный фюзеляж в хвостовой части, который способный выдержать тяжелую установку. Кроме того, в процессе эксплуатации выяснилось, что такие самолеты имеют проблему с центровкой, что достаточно опасно. Именно поэтому были случаи, когда самолет на земле заваливался на хвост. Чтобы исключить подобные случаи в некоторых самолётах была еще одна нога шасси в хвосте. Кто летал на таких самолетах помнят, что посадка пассажиров всегда проходила по строгим правилам - сперва пассажирам разрешалось заполнить один салон, а только потом можно было пройти в другой. 

В дополнении ко всему такой тип самолетов является еще и менее устойчивым и плохо управляемым при попадании в сильный восходящий поток или порыв воздуха. Хотя, данные порывы воздуха на высоте случаются достаточно редко, но они есть. Стоит добавить, что при возгорании одного из двигателей в хвостовой части вероятность возникновения пожара в салоне самолета намного выше, чем при расположении двигателей непосредственно под крылом. Кроме того, высоко расположенные двигатели сложнее обслуживать. Во-первых, на это уходит больше времен, поскольку добраться до них сложнее, а во-вторых авиакомпания обычно оплачивает работу техника по времени, поэтому денежные затраты на такую процедуру более значительные, чем в самолетах с двигателями под крылом. 

Оптимальное место для расположения двигателей?

За все время существования гражданской авиации было испробовано множество различных вариаций схем расположения двигателей и в итоге остановилась на том, что двигатели должны быть расположены под крылом самолета. Однако, были и другие интересные схемы с размещением двигателей, например, в DC-10 было три двигателя, два было размещено под крылом, и одним - сзади над фюзеляжем или Fokker 614 - где оба двигателя располагались на пилонах над крылом.

В настоящее время предпочитают подвешивать двигатели на пилонах именно под крылом самолета, поскольку они имеют ряд весомых преимуществ.

• Во-первых, такое расположение упрощает систему подачи топлива к двигателям, поскольку бак расположен непосредственно внутри плоскости крыла и длинных топливопроводов, которые необходимы непосредственно для перекачки топлива из крыльевых баков в хвост не требуется;
• Во-вторых, поскольку масса двигателей расположена практически в центре, поэтому в процессе полета нагрузка распределяется равномерно по всей площади самолета;
• В-третьих, двигатели под крыльями находятся в так называемой "невозмущенном потоке", то есть вне зоны где  обычно образуются завихрения воздуха, поэтому работают более эффективно;
• В-четвертых, двигатели расположены именно там, где образуется подъемная сила, поэтому не требуется дополнительный фюзеляж, чтобы нести их;
• В-пятых, двигатели под крылом гораздо проще обслуживать.

Конечно, недостатки тоже есть, например, из-за низкого расположения двигателей имеются особые требования к взлетной полосе, поскольку они засасывают большое количество мусора внутрь, также есть некоторые ограничения по размеру двигателя, поскольку нет достаточного пространства под крылом самолета. Кроме того,  двигатель под крылом  портит аэродинамику и шумит на уровне салона. Но, в любом случае преимущества этой схемы перевешивают её недостатки.

Вывод

В настоящее время считается, что наиболее эффективная компоновка двигателей именно под крылом. Она является более совершенной и безопасной, и дает возможность экономить дорогостоящее топливо, а также экономить на почасовой оплате работы техника и материалах, что в свою очередь делает себестоимость перевозок значительно ниже. Расположение двигателей в хвосте считается менее безопасным из-за большей вероятности возгорания салона в случае пожара в одном из двигателей. Кроме того, такие самолеты обладают меньшей устойчивостью в случае попадания в сильный восходящий поток, что также небезопасно. При установке двигателей необходимо укреплять фюзеляж, что в свою очередь утяжеляет хвост и центр тяжести смещается. Также необходимо прокладывать топливопроводы от баков к двигателям в хвосте самолета. Да и не стоит забывать о сложности технического обслуживая, поскольку к двигателю, который находится на высоте не так просто подобраться. Учитывая все это, в пассажирской авиации практически перестали использовать схему с установкой двигателей в хвостовой части. Сейчас еще можно увидеть пассажирские самолеты с таким расположением двигателей, но это очень старые машины. На этом все, всем спасибо за внимание.