Как изменить фюзеляж, чтобы увеличить полезную нагрузку?

Я проектирую региональный турбовинтовой двигатель для университетского задания. Требования к конструкции очень похожи на Dash 8 Q400 с точки зрения пассажировместимости (90 пассажиров), скорости, дальности полета, требований к длине взлетно-посадочной полосы. Разница заключается в том, что требуемая масса полезной нагрузки на 35% больше (от 8 500 кг до 11 500 кг).

Так что я увеличил размеры своих крыльев, двигателей, управляющих поверхностей и закрылков, и все они стали больше. Теперь у меня проблема с фюзеляжем. Поскольку пассажировместимость та же, у меня меньше мотивации увеличивать габариты.

Увеличение диаметра ради большего внутреннего объема кажется неэффективным; Мне не нужно больше места для прохода и подлокотников. С другой стороны, увеличение длины (без увеличения диаметра) означало бы утяжеление конструкции фюзеляжа.

Даже после удлинения фюзеляжа, куда мне поместить груз? Для Q400 грузовые отсеки находятся прямо в корме и прямо перед кабиной. Но если это мое решение, я буду смещать центр тяжести и создавать еще большие изгибающие моменты.

Мои идеи до сих пор заключаются в том, чтобы создать грузовой отсек, близкий к ЦГ, который, вероятно, разделил бы сидения или использовал пространство, доступное под полом кабины. Однако я не видел никаких проектов, поддерживающих эти идеи (для узких тел).

Пробовал искать двухмоторные турбовинтовые с аналогичной грузоподъемностью, нашел только C-27J Spartan (военно-транспортный), но он практически рассчитан на грузовой.

Может ли кто-нибудь дать мне немного мудрости о том, как мне действовать? Я довольно много читал и исследовал, но не могу решить этот аспект дизайна.

Вот 74-местная компоновка салона Q400.

введите описание изображения здесь

Вы хотите увеличить объем полезной нагрузки или массу полезной нагрузки? На каждый из них вы получите разные ответы.
Если указано количество пассажиров, то указан и их вес. ИКАО имеет стандартную массу пассажиров , которая увеличивается с увеличением дальности поездки. Из чего состоит дополнительная полезная нагрузка? Как говорит @jamesqf, имеет значение, пенопластовые это блоки или кирпичи.
@Jamesqf, масса полезной нагрузки до 11 500 кг (по сравнению с 8 500 кг у Q400).
@PeterKämpf Спасибо, я раньше не видел стандартных масс ИКАО. В брифинге указано 90 пассажиров при 106 кг (!), но самолет должен быть в состоянии нести общую полезную нагрузку 11 500 кг. Странно дизайн водителя для ближних перелетов 600км, не знаю зачем пассажирам столько багажа.
Спасибо за подробности. Должны ли вы принять плотность полезной нагрузки ИКАО 161 кг/м³ или дано другое значение? Разделение кабины на две части не рекомендуется (аварийные выходы!), поэтому сделайте фюзеляж шире и получите больше места под полом кабины.
@Peter Kämpf: Кроме того, вы должны учитывать, насколько плотным будет груз. Если он плотный, вам понадобится где-то рядом с центром тяжести. Если он легкий, но громоздкий, у вас будет немного больше свободы.

Ответы (1)

У вас действительно есть только два варианта; растянуться или набухнуть.

У Q400 уже есть «комбинированная» конфигурация с 50 сиденьями вперед и грузовым отсеком, занимающим заднюю треть салона, поэтому, если вы хотите просто добавить еще пару заглушек, одну (меньшую заглушку) перед крыльями и одну на корме, чтобы получить 74 места плюс большой грузовой отсек, вы можете сделать это и просто изменить конструктивные требования, чтобы справиться с еще более длинным летающим карандашом. У вас может быть грузовой отсек на корме и пассажирская кабина впереди с соответствующими требованиями к весу и балансировке и ограничениями для загрузки пассажиров и груза, как и в любой другой разделенной комбинированной компоновке.

Что касается самого Q400, его конфигурация уже находится на крайнем пределе того, что вы можете сделать с растяжками фюзеляжа при таком диаметре трубы в 4 поперечника, начиная с 36 мест в оригинале. Из-за этого самолет страдает от проблем с хвостовым зазором из-за ограничений на то, насколько стойки шасси могут быть выдвинуты для учета длинного хвоста (посадка с неполными закрылками - есть пара промежуточных положений закрылков - имеет высокий риск ударов хвостом и положение по тангажу необходимо очень тщательно контролировать при посадке).

Я думаю, что вы получите лучший самолет, если пойдете с «волной» и увеличите диаметр трубы настолько, чтобы получить 5 поперек салона (около 2 футов), с 2 с левой стороны и 3 с правой стороны. В 5-местной кабине на 74 человека потребуется только 15 рядов, а остальные останутся свободными для груза, и эта дополнительная ширина плюс укороченная пассажирская зона могут даже позволить вам немного укоротить фюзеляж, оставив некоторый потенциал растяжимости в вашей первоначальной конструкции ( вы даже можете получить бонусные баллы за это).

введите описание изображения здесь

Спасибо, очень информативно. Думаю, это одна из причин, по которой люди говорят, что Q400 трудно приземлиться. Я не знал, что удары хвостом ограничивают длину сцепки (?) самолета, но это определенно то, что я подниму в своем отчете. Я, скорее всего, воспользуюсь второй рекомендованной вами конфигурацией, но немного сдвину сиденья назад, чтобы багаж можно было распределить как спереди, так и сзади. Я разместил фотографию салона Q400 в своем посте, что-то вроде этого, только с 5 сиденьями в ряд.
Это будет работать, если у вас есть передний грузовой отсек только с одной стороны. Одна проблема с большими задними грузовыми площадями заключается в том, что вы должны учитывать загруженный грузовой отсек с пустой кабиной на земле, и вы можете быть вынуждены переместить расположение шасси. дальше на корму, что требует большего горизонтального оперения или, что еще хуже, включения хвостовой стойки. Так что учтите это в расчетах C из G. Реактивные двигатели с хвостовым двигателем имеют эту проблему с отсутствием пассажиров на борту из-за веса двигателей, и поместите шасси дальше на корму чем это необходимо для нормально загруженного требования C of G, чтобы избежать хвостовой стойки и требует большего руля высоты для вращения на TO.