Trijet

Un trijet es un avión a reacción propulsado por tres motores a reacción. En general, los trijets de aerolíneas de pasajeros se consideran aviones de pasajeros de segunda generación, debido a la innovadora ubicación de sus motores, además del avance de la tecnología de turbofan. Los trijets son más eficientes que los quadjets, pero no tan eficientes como los twinjets, que reemplazaron a los trijets a medida que estuvieron disponibles motores turbofan más grandes y confiables.

Diseño

Una consideración con los trijets es la ubicación del motor central. Esto generalmente se logra colocando el motor a lo largo de la línea central, pero aún presenta dificultades. La configuración más común es tener el motor central ubicado en la parte trasera del fuselaje y alimentado de aire por un conducto en forma de S; esto se utiliza en el Hawker Siddeley Trident, el Boeing 727, el Tupolev Tu-154, el Lockheed L-1011 TriStar y, más recientemente, el Dassault Falcon 7X. El conducto S tiene baja resistencia y, dado que el tercer motor está montado más cerca de la línea central, la aeronave normalmente será fácil de manejar en caso de falla del motor. Sin embargo, los diseños de conductos S son más complejos y costosos, especialmente para un avión de pasajeros. Además, el compartimento central del motor requeriría cambios estructurales en caso de una re-motorización importante (remodelación del motor). Por ejemplo, el compartimento central del 727 sólo era lo suficientemente ancho como para albergar un turboventilador de baja derivación y no los nuevos turboventiladores de alta derivación, que eran más silenciosos y potentes. Boeing decidió que un rediseño era demasiado caro y puso fin a su producción en lugar de continuar con el desarrollo. La sección de cola del Lockheed Tristar era demasiado corta para caber en un motor de dos carretes existente, ya que fue diseñada sólo para acomodar el nuevo motor Rolls-Royce RB211 de tres carretes, y los retrasos en el desarrollo del RB211, en A su vez, retrasó la entrada en servicio del TriStar, lo que afectó las ventas.

El McDonnell Douglas DC-10 y el MD-11 relacionado utilizan un sistema de conexión "directo" Disposición del motor central, que permite una instalación, modificación y acceso más sencillos. También tiene el beneficio adicional de ser mucho más fácil de rediseñar. Sin embargo, esto sacrifica la aerodinámica en comparación con el conducto S. Además, como el motor está ubicado mucho más alto que los motores montados en las alas, una falla del motor producirá un mayor momento de cabeceo, lo que hará que sea más difícil de controlar.

La ubicación de los dos motores restantes varía. La mayoría de los aviones más pequeños, como el Hawker Siddeley Trident y el Boeing 727, así como el Tupolev Tu-154 de tamaño intermedio, tienen dos pilones de motor de montaje lateral en una configuración de cola en T. El Lockheed TriStar de fuselaje ancho más grande y el DC-10/MD-11 montan un motor debajo de cada ala. Se realizaron estudios preliminares en el TriStar para reutilizar el fuselaje y el ala para un diseño de bimotor, aunque nunca se materializaron debido a la falta de fondos de Lockheed. Además, a finales de la década de 1990, Boeing, que se había hecho cargo de McDonnell Douglas, consideró quitar el motor de cola del MD-11 para convertirlo en un bimotor, pero en lugar de eso canceló la producción del MD-11 por completo.

Ventajas e inconvenientes

Una de las principales ventajas del diseño trijet es que las alas se pueden ubicar más hacia atrás en el fuselaje, en comparación con los birreactores y cuatrirreactores con todos los motores montados en las alas, lo que permite que las puertas de entrada y salida de la cabina principal estén ubicadas más centralmente para un embarque más rápido. y desembarque, asegurando tiempos de respuesta más cortos. El motor y las alas montados en la parte trasera desplazan el centro de gravedad del avión hacia atrás, mejorando la eficiencia del combustible, aunque esto también hará que el avión sea un poco menos estable y más complejo de manejar durante el despegue y el aterrizaje. (El McDonnell Douglas DC-9 twinjet y sus derivados, cuyos motores están montados en pilones cerca del empenaje trasero, tienen ventajas/desventajas similares al diseño trijet, como las alas ubicadas más hacia atrás y un centro de gravedad más hacia atrás).

Los trijets son más eficientes y baratos que los aviones de cuatro motores, ya que los motores son la parte más cara del avión y tener más motores consume más combustible, especialmente si los quadjets y los trijets comparten motores de potencia similar, lo que hace que la configuración trijet sea más Adecuado para un avión de pasajeros de tamaño mediano en comparación con los quadjets más grandes. Sin embargo, los precios de compra más altos, principalmente debido a la dificultad y complejidad de montar el tercer motor a través de la cola, anularán en cierta medida esta ventaja.

Debido a su empuje adicional, los trijets tendrán un rendimiento de despegue ligeramente mejorado en comparación con los bimotores si falla un motor. Debido a que el rendimiento de despegue de los aviones generalmente se calcula para incluir un margen adicional para tener en cuenta una posible falla del motor, los trijets pueden despegar mejor desde aeropuertos calurosos y elevados o aquellos donde el espacio libre del terreno cerca de la pista es un problema.

A diferencia de los bimotores, los trijets no están obligados a aterrizar inmediatamente en el aeropuerto adecuado más cercano si falla un motor. (Esta ventaja también se comparte con los quadjets). Esto es ventajoso si la aeronave no está cerca de una de las bases de mantenimiento del operador, ya que los pilotos pueden continuar el vuelo y aterrizar en un aeropuerto donde sea más adecuado realizar refacción. Además, para los trijets en tierra con un motor inoperativo, se puede otorgar aprobación para realizar vuelos en ferry de dos motores. Antes de la introducción de ETOPS, sólo los trijets y quadjets podían realizar vuelos internacionales largos sobre áreas sin aeropuertos de desvío. Sin embargo, esta ventaja ha desaparecido en gran medida en los últimos años, ya que los aviones bimotores certificados por ETOPS también pueden hacerlo.

El mayor obstáculo que enfrentan los trijets hoy en día son los costos operativos, principalmente la eficiencia del combustible, ya que es casi seguro que un diseño de tres motores consume más combustible que un diseño comparable de dos motores. Esto también aumenta considerablemente la dificultad de comercializar hoy en día un nuevo avión trijet, especialmente para el servicio de pasajeros. Sin embargo, esto valió la pena el sacrificio entre 1970 y la década de 1990, cuando los trijets y twinjets compartían motores de potencia similar, como cuando el DC-10, el MD-11, el Boeing 767 y el Airbus A300 , A310 y A330 estaban propulsados por el General Electric CF6, y la potencia adicional del tercer motor dio al DC-10/MD-11 ventajas en mayor alcance y/o mayor carga útil sobre el birreactor A300/A330. Desde la década de 1990, con nuevos avances en la tecnología de turbofan de alto bypass, los grandes birreactores han sido equipados con motores diseñados específicamente, como el General Electric GE90 del Boeing 777, lo que permite a los birreactores realizar las mismas tareas que la mayoría de los trirreactores e incluso muchos quadjets pero más eficientemente.

Historia

El primer diseño de trijet que voló fue el prototipo de bombardero Tupolev Tu-73, que voló por primera vez en 1947. Los primeros trijets comerciales fueron el Hawker Siddeley Trident (1962) y el Boeing 727 (1963). Ambos fueron compromisos para cumplir con los requisitos de las aerolíneas; en el caso del Trident, debía satisfacer las necesidades cambiantes de BEA, mientras que el 727 tenía que ser aceptable para tres aerolíneas diferentes. Aunque se consideró la posibilidad de colaborar entre los fabricantes, no se produjo.

Los primeros diseños estadounidenses de bimotores estaban limitados por la regla de los 60 minutos de la FAA, según la cual la trayectoria de vuelo de los aviones bimotores estaba restringida a 60 minutos de duración. tiempo de vuelo desde un aeropuerto adecuado, en caso de fallo del motor. En 1964, esta regla se eliminó para los diseños trijet, ya que tenían un mayor margen de seguridad.

Para los aviones a reacción de segunda generación, con las innovaciones del turboventilador de alto bypass para una mayor eficiencia y reducción de ruido, y el fuselaje ancho (doble pasillo) para una mayor capacidad de pasajeros/carga, el diseño trijet fue visto como el configuración óptima para el avión de pasajeros de fuselaje ancho mediano, situada en términos de tamaño, alcance y costo entre los quadjets (aviones de cuatro motores) y los bimotores, y esto condujo a una avalancha de diseños de trijet. El Boeing 747 de cuatro motores era popular para vuelos transoceánicos debido a su largo alcance y gran tamaño, pero era caro y no todas las rutas podían llenar su capacidad de asientos, mientras que los modelos originales del Airbus A300 twinjet se limitaban a vuelos cortos. - a distancias medias. Durante este período, diferentes aviones de pasajeros compartían motores de potencia similar, como cuando el McDonnell Douglas DC-10, el Airbus A300 y el Boeing 767 estaban propulsados por el General Electric CF6, la potencia adicional del tercer motor le dio ventajas al DC-10. con mayor alcance y/o mayor carga útil que los bimotores A300 y 767. Por lo tanto, los diseños de trijet como el DC-10 y el L-1011 TriStar representaron el mejor compromiso con el alcance y el tamaño mediano a largo que las aerolíneas estadounidenses buscaban para sus rutas nacionales y transatlánticas. Como resultado de estos trijet de fuselaje ancho, así como de la popularidad del Boeing 727, en su apogeo en la década de 1980, los trijet constituían la mayoría de todos los aviones de pasajeros estadounidenses.

De 1985 a 2003, el número de aviones de este tipo en servicio se había reducido de 1.488 a 602. El número de bimotores, por otro lado, se había más que cuadruplicado en el mismo período. Tanto Lockheed como McDonnell Douglas estaban financieramente debilitados al competir en el mercado de fuselaje ancho, lo que llevó a Lockheed a poner fin a la producción del L-1011 en 1984 después de producir sólo la mitad de las unidades necesarias para alcanzar el punto de equilibrio, mientras que una serie de accidentes mortales del DC-10 también ralentizaron su ventas. En 1984, Boeing puso fin a la producción del 727, ya que el compartimiento central del motor requeriría un rediseño extremadamente costoso para acomodar turbofanes de alto bypass más silenciosos, y pronto fue reemplazado por Airbus con su A320 y Boeing con sus 737 y 757. -Eludir la tecnología de turbofan y la posterior relajación de las normas de seguridad de las aerolíneas hicieron que el trijet e incluso el quadjet quedaran casi obsoletos para los servicios de pasajeros, ya que su alcance y carga útil podrían cubrirse de manera más eficiente con grandes birreactores propulsados por motores diseñados específicamente, como el 777' General Electric GE90.

Durante la década de 1980, McDonnell Douglas fue el único fabricante occidental que continuó el desarrollo del diseño trijet con una actualización del DC-10, el MD-11, que inicialmente tenía una ventaja en alcance y carga útil sobre su avión de fuselaje ancho mediano más cercano. competidores que eran bimotores, el Boeing 767 en producción y el próximo Airbus A330. McDonnell Douglas había planeado un nuevo trijet llamado MD-XX, que eran versiones alargadas del MD-11. El avión MD-XX de largo alcance habría sido capaz de viajar distancias de hasta 8.320 millas náuticas (15.410 km) y tenía una envergadura de 65 metros (213 pies). El proyecto fue cancelado en 1996, un año antes de que Boeing adquiriera McDonnell Douglas. Boeing puso fin a la producción del MD-11 después de cumplir con los pedidos restantes de los clientes, ya que el MD-11 habría competido con el 767 y el 777. Un estudio para eliminar el motor montado en la cola del MD-11 (lo que lo habría convertido en un twinjet) nunca llegó a realizarse porque habría sido muy costoso, y el MD-11 tenía muy poco en común en términos de diseño o habilitación de tipo con otros aviones de Boeing. En contraste con McDonnell Douglas que se apegó a su configuración trijet existente, Airbus (que nunca produjo un avión trijet) y Boeing trabajaron en nuevos diseños de birreactores de fuselaje ancho que se convertirían en el A330 y el 777, respectivamente. La ventaja de largo alcance del MD-11 fue breve, ya que pronto se vio amenazada por el derivado de cuatro motores del A330, el A340 y el 777. El único otro desarrollo notable de trijet durante la década de 1980 fue el Unión Soviética, donde el Tupolev Tu-154 fue rediseñado con el motor Soloviev D-30, así como un nuevo diseño de ala y entró en producción en serie a partir de 1984 como Tu-154M.

Con las excepciones de los aviones de negocios Dassault Falcon 7X, Falcon 8x y Falcon 900, ningún fabricante produce actualmente aviones de tres motores.

Estado actual

Los motores modernos tienen tasas de falla extremadamente bajas y pueden generar potencia y empuje en el eje mucho mayores que los tipos anteriores. Esto hace que los birreactores sean más adecuados que antes para operaciones transoceánicas de larga distancia, lo que resulta en restricciones ETOPS más flexibles; Los modernos aviones bimotores de fuselaje ancho suelen tener una calificación ETOPS 180 o (en el caso de los Boeing 777 y 787) ETOPS 330, e incluso ETOPS 370 para el Airbus A350. Por lo tanto, ya no se considera necesario tener más de dos motores, excepto en el caso de aviones muy grandes o pesados como el Boeing 747, el Airbus A380 (más de 400 asientos en una configuración de clase mixta), el Antonov An-124 y el An-225. , o para vuelos a través del hemisferio sur, principalmente hacia y desde Australia (que aún no ha adoptado el estándar ETOPS 330), donde la ruta más directa para algunos vuelos es sobre la Antártida.

Desde el año 2000, la producción de trirreactores de fuselaje estrecho y ancho ha cesado en casi todos los aviones comerciales, siendo sustituida por birreactores. A partir de 2016, los aviones comerciales Falcon 7X, 8X y 900, todos los cuales utilizan conductos S, son los únicos trijets en producción. Los Trijets que ya no se producen, como el 727, el Tu-154, el DC-10 y el MD-11, han encontrado una segunda carrera como aviones de carga, así como en servicios chárter limitados, gubernamentales y militares. Sin embargo, debido a la edad promedio de los trijets y a la pandemia de COVID-19, la mayoría de los operadores no privados han optado por retirar los quadjets y trijets y reemplazarlos por twinjets más eficientes y económicos. Hoy en día, el único trijet ampliamente utilizado es el MD-11, operado principalmente por UPS Airlines y FedEx Express en servicios de carga.

Para los operadores privados y corporativos más pequeños, donde la máxima eficiencia de combustible suele ser menos importante que para las aerolíneas que operan rutas regulares, los trijets aún pueden ser de interés debido a su inmunidad a ETOPS y la capacidad de despegar desde pistas más cortas y, por lo tanto, tienen Acceso a más aeropuertos. Como resultado, operadores privados y departamentos de vuelos corporativos utilizan un número considerable de trijets, como los Dassault Falcons recientemente construidos.

El futuro de los trijets

Airbus presentó una patente en 2008 para un nuevo diseño de trijet de dos colas, cuyo motor de cola parece utilizar un eje "recto" para su desarrollo. Diseño similar al MD-11, pero se desconoce si se desarrollará o producirá y cuándo. Sin embargo, se suponía que el diseño de cuerpo de ala mixta propuesto por el Boeing X-48, el estudio de diseño N+2 de Lockheed y el avión de negocios supersónico Aerion AS2 también tendrían tres motores. El programa AS2 se canceló en mayo de 2021 cuando cerró Aerion Corporation.

El avión de pasajeros Overture de transporte supersónico (SST) planeado por Boom Technology fue planeado originalmente para usar tres motores, con el tercer motor instalado en la cola con un conducto en forma de Y y tomas de aire en ambos lados de la parte trasera. Sin embargo, el 19 de julio de 2022 se presentó en el Salón Aeronáutico de Farnborough un diseño revisado con cuatro motores ubicados debajo de un ala delta.