Объемно-весовая компоновка самолета

Размещение полной нагрузки, оборудования и систем самолета должно отвечать следующим основным требованиям:

¾ обеспечение наилучших условий для работы экипажа;

¾ создание комфортных условий для пассажиров;

¾ обеспечение максимальной эффективности работы оборудования и систем;

¾ рациональное использование внутренних объемов фюзеляжа ʋ _ф и крыла ʋ _кр, что можно оценить условной плотностью пустого снаряженного самолета

;

¾ обеспечение требуемой центровки при всех возможных вариантах загрузки самолета, что достигается размещением переменной и расходуемой нагрузки (целевая нагрузка, топливо) как можно ближе к центру масс самолета или симметрично относительно него;

¾ обеспечение минимальных массовых моментов инерции самолета.

В процессе выполнения объёмно – весовой копоновки проводится размещение, определение и уточнение размеров:

¾ кабины экипажа – [1], с.215–219; [2], с.98–99;

¾ пассажирских салонов – [1], с.237; [2], с.80–84;

¾ формы и размеров поперечного сечения фюзеляжа [1], с.238–240; [2], с.73–79;

¾ окон и входных дверей пассажирской кабины [1], с.245–246; [2], с.89;

¾ буфетов-кухонь, гардеробов, туалетов [1], с.247–249; [2], с.84–92;

¾ пассажирских кресел [1], с.238; [2], с.84;

¾ аварийных выходов [1], с.243; [2], с.86;

¾ рабочих мест бортпроводников [1], с.246; [2], с.90;

¾ багажно-грузовых отсеков [1], с.246–247, 257; [2], с.92–98; (объем багажников увеличивается для перевозки большего груза при уменьшенном числе пассажиров);

¾ грузовых дверей и люков [1], с.255–257; [2], с.97–98;

¾ стандартных грузовых контейнеров, [1], с.246; [2], с.96;

¾ двигателей, гондол, пилонов [1], с.443–447; [2], с.226–230;

¾ воздухозаборников [1], с.425, [6];

¾ систем выхлопа [1], с.439;

¾ вспомогательной силовой установки (ВСУ) [1], с.384; [2], с.233–234;

¾ топлива [1], с.454;

¾ топливных баков [2], с.490;

¾ определяется удельный объем пассажирской кабины [1], с.242.

В процессе проработки указанных вопросов все решения по выбору размеров и параметров обязательно тщательно документируются с указанием источника информации по выбору каждого параметра.

Затем намечается расположение ниш или гондол для размещения элементов шасси. Уточняются принятые в разделе 3 параметры шасси. На компоновочном чертеже показываются опоры шасси в выпущенном и убранном положениях. Разрабатываются принципиальные кинематические схемы уборки и выпуска передней и основных опор шасси. Предусматриваются ниши (гондолы) для размещения опор шасси в убранном положении и мощные силовые элементы для передачи больших сосредоточенных нагрузок с элементов шасси на крыло (фюзеляж) при посадке.

Обязательно уточняются объемы топливных отсеков и их разбивка по группам расходования топлива. Чтобы обеспечить минимальное изменение центровки в полете, а также с целью повышения топливной эффективности пассажирских и транспортных самолетов, следует при размещении топлива придерживаться следующих простых правил:

¾ объем топливных баков рассчитывается на максимальную дальность c уменьшенной коммерческой нагрузкой;

¾ размещать топливо следует по возможности ближе к центру масс самолета;

¾ топливо должно расходоваться раздельно из передних и задних баков или групп баков, чтобы программированием расхода можно было удерживать центровку в допустимых пределах;

¾ программа выработки топлива должна выбираться так, чтобы в начале крейсерского полета центр масс самолета перемещался к задней допустимой границе центровки, снижая запас продольной статической устойчивости и уменьшая потери качества на балансировку;

¾ с этой же целью для самолетов средней и большой дальности рекомендуется предусматривать на крейсерском режиме перекачку топлива из передних или специальных балансировочных баков в дополнительные баки в хвостовой части фюзеляжа или в киле;

¾ в последнюю очередь должно вырабатываться топливо из концевых крыльевых баков, что обеспечит в течение большей части полета разгрузку крыла и снижение изгибных напряжений в его наиболее нагруженных корневых сечениях.

Критериями рациональности объемной компоновки могут служить показатели использования объемов фюзеляжа и крыла.

Для фюзеляжа:

1) коэффициент использования объема фюзеляжа

;

2) удельный объем полезных помещений, приходящийся на одного пассажира

;

3) удельный объем фюзеляжа, приходящийся на одного пассажира

;

где V _{пасс сал} – объем пассажирских салонов, м³;

V _{всп. пом} – объем вспомогательных помещений (буфеты, туалеты, гардеробы и т.п.), м³;

V _{баг пом} – объем багажных помещений, м³;

V _ф – объем фюзеляжа, м³, приближенно

;

где К _η - учитывает сужение носовой и хвостовой частей фюзеляжа; его можно принимать равным 0, 72 – 0, 80 в зависимости от длины фюзеляжа.

Повышение К _{исп v} и снижение К _{v пасс}, К _{v пол} увеличивает плотность компоновки фюзеляжа и повышает эффективность самолета. Сравнение самолетов по критериям К _{v пол} и К _{v пасс} следует вести для компоновок с одинаковым шагом кресел.

Для крыла рациональность использования объемов характеризуется отношением полезных объемов V _полезн к полному объему V _кр

,

где K _η – зависит от сужения крыла[3], с.445.