Comparação das características de desempenho de fuselagem mista e tubo-com-asas

Resumo Este artigo quantifica os impactos da mudança na configuração do fuselagem sobre as diferenças de desempenho entre uma aeronave tubo-com-asas e uma fuselagem mista. Ambas são dimensionadas para um alcance de projeto de 5.000 milhas náuticas transportando 225 passageiros, utilizando inicialmente o mesmo motor. Uma geometria paramétrica é criada para ambos os conceitos com base em informações públicas relevantes. A geometria nominal do tubo-com-asas é derivada do Boeing 767-300ER existente, enquanto o conceito da JetZero inspira a fuselagem mista. Essas geometrias são otimizadas usando dinâmica de fluidos computacional e abordagens sem gradiente. Polares de arrasto para cada modelo otimizado, abrangendo o envelope operacional esperado, são gerados usando simulações de dinâmica de fluidos computacional e modelos substitutos de múltipla fidelidade. A análise de missão é realizada para a fuselagem mista, uma variante convencional de tubo-com-asas com estruturas metálicas, e um tubo-com-asas avançado com estruturas compostas. Os resultados mostram que a fuselagem mista opera com 15-20% mais elevação em relação ao arrasto durante o cruzeiro, 24% menos consumo de combustível para a missão de design, e 15% de redução no peso de rampa em relação ao tubo-com-asas convencional. Essas diferenças caem para 20% no consumo de combustível da missão de design e 10% no peso de rampa em relação ao tubo-com-asas avançado. Quando os motores são redimensionados e otimizados separadamente para cada configuração, a fuselagem mista demonstra uma melhoria de 25% no combustível de bloco e uma redução de 16% no peso de rampa em relação ao tubo-com-asas convencional, que diminui para 21% e 10% em relação ao tubo-com-asas avançado. Em ambas as comparações, a vantagem em eficiência de combustível da fuselagem mista diminui à medida que o alcance da missão é reduzido.