Geometry and General Arrangement
10. Геометрия и компоновка (General Arrangement)
В данном разделе представлено общерасчётное компоновочное решение: основные габариты и формы аппарата, а также расположение ключевых элементов внутри. Приводятся изображения трех проекций (вид сверху, сбоку, спереди) - рис.2 для наглядности, а также данные по центровке.
Figure 2: Three-view (top/side/front) general arrangement of BWB-Jet R4X, used to communicate planform, profile, and frontal clearance assumptions.
Размещение двигателей и узлы крепления: задние двигатели установлены на верхней поверхности, близко к хвосту, с отходом вбок от центральной оси ~8 м каждый. Они опираются на мощные пилоны-фермы, которые крепятся к внутреннему каркасу корпуса (лонжероны центроплана специально усилены в точках крепления). Поскольку двигатели вынесены от оси, их тяга приложена вне центра масс - это даёт дополнительный рычага для управления рысканьем (при асимметрии, см. раздел 14). Передние двигатели - наоборот, под носом, по бокам нижней части, вынесены вперёд относительно CG (примерно на 15 м перед ним). Их крепление через пилоны к мощному носовому шпангоуту и рамной конструкции пола кабины. Такая разноуровневая компоновка (два двигателя сверху сзади, два снизу спереди) обеспечивает частичное уравновешивание моментов от тяги: при отклонении сопел вниз у передних двигателей возникает момент, стремящийся поднять нос (потому что тяга вниз спереди - это кабрирующий момент), а у задних - наоборот, тянет нос вниз. В сумме можно сбалансировать, чтобы при одновременном отклонении всех четырёх двигателей не создавать большого паразитного момента тангажа. Тем не менее, электронная система при необходимости может немного разносить углы отклонения: например, при взлёте отклонить передние двигатели на 40°, задние на 30°, чтобы не было лишних рычащих эффектов.
Центровка и балансировка: диапазон перемещения центра тяжести (CG) у BWB-жестко ограничен - отсутствие хвостового оперения значит, что балансировка достигается в основном за счёт аэродинамики планера и TVC. Предварительно расчетный номинальный центровочный диапазон R4X: от 20% до 35% средней аэродинамической хорды (MAC). При оборудовании для испытаний CG можно регулировать балластом. Взлётная центровка планируется ближе к передней границе (~20-25% МАС) для обеспечения статической устойчивости, посадочная - может смещаться чуть назад по мере выработки топлива (до ~30% МАС). Что влияет на центровку негативно: выработка топлива из передних баков или расположение слишком тяжёлых грузов далеко в хвосте - может привести к задней центровке и потере устойчивости. Меры по поддержанию центровки: система перекачки топлива, перемещающая топливо между носовыми и хвостовыми баками для удержания CG в допустимом диапазоне. Также предусмотрено размещение основного сменного оборудования (экспериментальной нагрузки) поближе к нейтральной точке (близко к 25% МАС), чтобы его установка/снятие не сильно влияли на баланс. В целом, центровка - один из критичных аспектов: “убить” устойчивость может перегрузка задней части (например, если заполнить только хвостовые баки). Лечится управлением заправкой и строгим контролем загрузки. К счастью, широкий корпус даёт возможность гибко размещать грузы - например, перемещать на тележке по кабине - что можно использовать в испытаниях.
Внутренняя компоновка (капсулы полезной нагрузки): внутри центрального корпуса выделены: отсек экипажа (носовая часть, 2 пилота + 2-3 инженера и аппаратура), основной отсек полезной нагрузки (центральный объём 20×10×3 м, который может быть оборудован под пассажирскую кабину либо экспериментальное оборудование), позади него технический отсек (там проходят лонжероны, гидро- и электросистемы), ещё далее - отсек вспомогательной силовой установки (ВСУ) и электрооборудования. В нижней части корпуса - ниши для уборки шасси (основные стойки убираются внутрь ближе к центру, носовая - в пространство под кабиной). Топливные баки занимают объемы внутри крыла: два крыльевых (внешние консоли) и один центральный (под полом грузовой кабины). Их общий объем ~200 м³. Каналы воздуховодов к двигателям короткие: для задних - воздух забирается сразу над корпусом (не требуется длинный канал), для передних - небольшой изогнутый канал длиной ~2 м от губы воздухозаборника к компрессору. Система управления (компьютеры, приводные агрегаты) размещается под полом кабины и в корневых отсеках крыльев (ближе к актуаторам).
Диапазон изменения геометрии: BWB R4X не имеет высокоразвитых подвижных частей вроде телескопических крыльев или отклоняемых носков (leading edge) - конструкция цельная. Однако на земле возможно изменение конфигурации законцовок для ангара: рассматривается опция складных законцовок крыла (как на Boeing 777X) - последние ~5 м кончиков крыла могут подниматься вверх на шарнирах, уменьшая размах с ~70 до ~60 м (для размещения в стандартных воротах ангара). Это опциональная возможность, не обязательна для концепта, но легко реализуема при композиционной конструкции крыла. Других подвижных геометрических элементов (типа переменной стреловидности или полного поворота крыла) не предусмотрено.
(Суммируя, геометрия R4X - плод компромисса между максимальной площадью, аэродинамической обтекаемостью и требованиями размещения оборудования. Точная финальная форма будет дополнительно уточняться методами CAD/CFD, см. раздел 25.)