Технические науки/ Авиация и космонавтика.

Быкова И.С., Припадчев А.Д.

Оренбургский государственный университет, Россия

Некоторые вопросы классификации магистральных воздушных судов по типу фюзеляжа

Магистральные воздушные суда (ВС) являются самым продаваемым типом ВС на сегодняшний день. Они осуществляют пассажирские перевозки на малые, средние и дальние расстояния. Ведущие производители авиационной техники (такие, как Boeing, Airbus) применяют в своих разработках новейшие достижения в области материаловедения, конструкции, технологии производства и автоматизации проектирования на всех этапах отработки жизненного цикла изделий. Российские компании также конкурируют с западными производителями. Ближнемагистральный Sukhoi Superjet 100 и находящийся в разработке проект магистрального ВС МС–21, которые должны прийти на смену Ту–154 и семейству Ту–204, заполнят свою нишу на российском рынке авиаперевозчиков и выйдут на международный рынок, где доминируют Boeing 737 и Airbus 320 (в классе пассажирских перевозок).

Проектирование новых магистральных ВС в настоящее время идет по одинаковому сценарию: производители борются за увеличение числа пассажиров в салоне, повышение грузоподъемности, при этом стараясь снизить расход топлива и, тем самым, добиться наибольшей экономической эффективности. Конструкторы и проектировщики прибегают к различным решениям: от внедрения новой формы законцовок крыла (винглеты, шарклеты) до применения на кромках крыльев и фюзеляже материалов, позволяющих снизить лобовое сопротивление и, таким образом, сократить расход топлива. Снижение расхода топлива от внедряемых решений даже на один процент ведет к существенной экономической выгоде, учитывая частоту полетов магистральных ВС.

Назначение ВС играет решающую роль при построении его объемно- силовой компоновки. Пассажирские ВС сейчас соревнуются в количестве перевозимых пассажиров, комбинируя при этом различные сочетания эконом и бизнес классов, меняя количество кресел в ряду, группировку кресел в рядах и число рядов. Фюзеляж — место вмещения целевой нагрузки ВС – при этом нуждается в тщательной проработке конструкции.

Проектирование параметров носовой и хвостовой части ВС, их конструктивно–силовой схемы (КСС) и обводов также является одной из важнейших задач проектирования, так как характер обтекания носовой части фюзеляжа в значительной мере определяет характер обтекания остальных частей ВС, и определенной конструкции центральной части фюзеляжа будет соответствовать определенная конструкция и обводы носовой и хвостовой части.

Пассажирская кабина, расположенная главным образом в центральной части фюзеляжа, если позволяют ее габаритные размеры, также может продолжаться на нижней палубе носовой части. Такое решение позволяет упростить продольную балансировку ВС. Такую же роль могут выполнять багажные отсеки, расположенные перед кабиной пилотов. Размещение в носовом отсеке ниши носовой стойки шасси и радиооборудования также оказывает влияние на размещение силовых элементов. Таким образом, перед конструкторами возникает проблема выбора КСС частей фюзеляжа и эффективного расходования прочности конструкции в соответствии с компоновкой.

Отсутствие единой систематической классификации фюзеляжей магистральных ВС, естественно, отрицательно сказывается на скорости проектирования, на возможности применения систем автоматизированного проектирования при создании 3D–модели, моделировании технологических процессов сборки и монтажа, а без автоматизации проектировочных работ невозможно представить современное конкурентоспособное предприятие.

В зависимости от диаметра современные магистральные ВС можно разделить на узкофюзеляжные (до четырех метров в диаметре) и широкофюзеляжные (более четырех метров в диаметре).

Также последние тенденции в развитии магистральных ВС (особенно осуществляющих перевозки на дальние расстояния) приводят к тому, что можно разделить на однопалубные (Ту–154, Boeing 737, Airbus A300 ) и двухпалубные (Airbus A380, Boeing 747). При этом все двухпалубные ВС будут широкофюзеляжными (в силу конструктивных требований, предъявляемых к пассажирским кабинам).

Рассмотрев поперечное сечение фюзеляжей магистральных ВС, можно заметить, что они бывают круглого сечения (также одно- и двухпалубные), в форме вертикальной восьмерки (для двухпалубных ВС), в форме горизонтальной восьмерки (для однопалубных ВС). Фюзеляжи некруглого сечения не нашли применения в магистральных ВС, поэтому не будем включать их в классификацию.

Удлинение фюзеляжа магистрального ВС находится в пределах от 6 до 9 единиц, носовой части ВС — от 1,2 до 2,0, хвостовой части — от 2 до 3 единиц. Эти цифры справедливы для дозвуковых ВС с числом Маха до 0,7, которыми и являются рассматриваемые магистральные ВС.

Таким образом, примерная классификация магистральных ВС по типу фюзеляжа представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема классификации магистральных воздушных судов по типу фюзеляжа

Выводы.

Составление классификации фюзеляжей магистральных ВС позволяет:

1. Сократить расходы на автоматизацию проектирования посредством применения классификационных признаков.

2. Корректно решить задачу формирования облика фюзеляжа и выбора рациональных вариантов компоновки пассажирских и грузовых палуб с помощью автоматизированных систем.

3. Выбрать компоновочную схему поперечного сечения фюзеляжа, и, как следствие этого, форму обвода в поперечном сечении, что является одной из основных задач формирования ВС. На основании этого выбора определяется геометрия носовой, центральной и хвостовой части, что в конечном итоге окажет решающее воздействие на формирование облика всего ВС.