¿Cómo puedo modificar un fuselaje para aumentar la carga útil?

Estoy diseñando un turbopropulsor regional para un trabajo universitario. Los requisitos de diseño son muy similares a los del Dash 8 Q400 en términos de capacidad de pasajeros (90 pax), velocidad, alcance y requisitos de longitud de la pista. La diferencia es que la masa de carga útil requerida es un 35 % mayor (8500 kg a 11 500 kg).

Así que he dimensionado mis alas y mis motores y superficies de control y flaps y todos son más grandes. Mi problema ahora es el fuselaje. Dado que la capacidad de pasajeros es la misma, tengo menos motivación para aumentar las dimensiones.

Aumentar el diámetro en aras de un mayor volumen interno parece ineficiente; No necesito más pasillo y espacio para los apoyabrazos. Por otro lado, aumentar la longitud (sin aumentar el diámetro) significaría una estructura de fuselaje más pesada.

Incluso una vez que se alarga el fuselaje, ¿dónde pongo la carga? Para el Q400, las bodegas de carga están justo en la popa y justo antes de la cabina. Pero si esta es mi solución, cambiaré el centro de gravedad y crearé momentos de flexión aún mayores.

Hasta ahora, mis ideas son crear una bodega de carga cercana a CG que probablemente dividiría los asientos o utilizaría el espacio disponible debajo del piso de la cabina. Sin embargo, no he visto ningún diseño que respalde estas ideas (para cuerpos estrechos).

Traté de buscar turbohélices bimotores con cargas útiles similares, el único que encontré fue el C-27J Spartan (transporte militar), pero prácticamente está diseñado para carga.

¿Alguien podría darme alguna sabiduría sobre cómo debo proceder? He leído e investigado bastante, pero no puedo resolver este aspecto del diseño.

Aquí está el diseño de la cabina de 74 asientos para el Q400.

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¿Desea aumentar el volumen de la carga útil o la masa de la carga útil? Obtendrá diferentes respuestas para cada uno.
Si se da su número de pasajeros, también lo es su peso. La OACI tiene masas de pasajeros estándar que aumentan con el rango de viaje. ¿En qué consiste la carga útil adicional? Como dice @jamesqf, hace la diferencia si se trata de bloques o ladrillos de espuma de poliestireno.
@Jamesqf, Masa de carga útil a 11 500 kg (desde los 8500 kg de Q400).
@PeterKämpf Gracias, no había visto las masas estándar de la OACI antes. El resumen de la asignación especifica 90 pasajeros de 106 kg (!), pero la aeronave debe poder transportar una carga útil de 11 500 kg en total. Curiosamente el controlador de diseño es para vuelos de corta distancia de 600 km, no sé por qué los pasajeros necesitan tanto equipaje.
Gracias por los detalles. ¿Debe asumir la densidad de carga útil de 161 kg/m³ de la OACI, o se da otro valor? No se recomienda dividir la cabina en dos (¡salidas de emergencia!), así que ensanche el fuselaje y gane más espacio debajo del piso de la cabina.
@Peter Kämpf: Además, debe considerar qué tan densa será la carga. Si es denso, lo querrás en algún lugar cerca del centro de gravedad. Si es ligero pero voluminoso, tienes bastante más libertad.

Respuestas (1)

Realmente solo tienes dos opciones; estirar o hinchar.

El Q400 ya tiene una opción de configuración "combi" con 50 asientos en la parte delantera y una bodega de carga que ocupa el tercio de popa de la cabina, por lo que si desea agregar otro par de enchufes, uno (enchufe más pequeño) delante de las alas y otro a popa, para obtener 74 asientos más una gran área de carga, puede hacer eso y simplemente ajustar los requisitos estructurales para lidiar con el lápiz volador aún más largo que resulta. Puede tener una bodega de carga en popa y una cabina para pasajeros en proa con los requisitos y limitaciones de peso y balance apropiados para cargar pasajeros frente a carga, al igual que cualquier otro diseño de combi dividido.

En el caso del propio Q400, su configuración ya está en el límite extremo de lo que se puede hacer con estiramientos de fuselaje en ese tipo de diámetro de tubo de 4 a través, habiendo comenzado con 36 asientos en el original. Debido a esto, el avión sufre problemas de espacio libre en la cola, debido a los límites en cuanto a la extensión de las patas del tren de aterrizaje para tener en cuenta la cola larga (aterrizar con flaps menos que completos; hay un par de ajustes de flaps de aterrizaje intermedios). el riesgo de colisiones con la cola y la actitud de cabeceo deben manejarse con mucho cuidado en la bengala de aterrizaje).

Creo que obtendría un avión mejor yendo con "oleaje" y aumentando el diámetro del tubo lo suficiente como para obtener una cabina de 5 (alrededor de 2 pies), con 2 en el lado izquierdo y 3 en el derecho. Una cabina de 5 plazas para 74 pasajeros solo necesitaría 15 filas, dejando el resto libre para la carga, y este ancho adicional más el área de pasajeros más corta podría incluso permitirle acortar un poco el fuselaje, dejando cierto potencial de capacidad de estiramiento en su diseño inicial ( incluso puede obtener puntos de bonificación por tener esto en cuenta).

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Gracias, muy informativo. Supongo que esa es parte de la razón por la que la gente dice que el Q400 es difícil de aterrizar. No me di cuenta de que los golpes de cola ponen un límite a la longitud de acoplamiento (?) de la aeronave, pero definitivamente es algo que mencionaré en mi informe. Es probable que use la segunda configuración que me recomendó, pero mueva los asientos un poco hacia atrás para que el equipaje se pueda distribuir tanto en la popa como en la parte delantera. Publiqué una foto del diseño de la cabina Q400 en mi publicación ahora, algo así solo con 5 asientos al día.
Eso funcionaría si tiene la bodega de carga delantera solo en un lado. Un problema con las áreas de carga traseras grandes es que debe permitir una bodega de carga cargada con una cabina vacía en el suelo, y es posible que se vea obligado a mover la ubicación del equipo. más hacia atrás, lo que requiere una cola horizontal más grande, o peor, incluye un puntal de cola. Así que considere eso en C de G calcs. Los jets del motor de cola tienen este problema sin pasajeros a bordo debido al peso de los motores, y coloque el tren más atrás. de lo necesario para el requisito de C de G con carga normal, para evitar un puntal de cola y que requiere un elevador más grande para la rotación en TO.
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