Взлетно-посадочные устройства Назначение ВПУ Требования предъявляемые к ВПУ

Взлетно-посадочные устройства Назначение ВПУ Требования предъявляемые к ВПУ ЛА по условиям базирования, Классификация ВПУ, ВПУ обеспечивающие опирание ЛА, ВПУ улучшающие ВПХ. А.Хохлов МФТИ

ВПУ Взлетно-посадочные устройства (ВПУ) — комплекс элементов и систем, обеспечивающий заданные взлетно-посадочные характеристики (ВПХ) самолета. Заданные ВПХ обеспечиваются за счет: - применения органов опирания, - тяговооруженности самолета P/mg, - удельной нагрузки на крыло mg/S, - эффективности тормозных устройств, - максимально реализуемых С уа на взлете и посадке, - методики пилотирования на взлете и посадке .

ВПУ Взлет и посадка обеспечиваются за счет применения: шасси, двигателя, крыла и его механизации (закрылки, предкрылки, интерцепторы), воздушных тормозов, тормозных парашютов, аэрофинишеров, стартовых разгонных устройств (ускорители, катапульты), реверсивных устройств двигателей и т.п. Элементы ВПУ могут являться как составными частями самолета, так и частями аэродрома или палубы авианесущего корабля.

Градиент набора высоты Градиент установившегося набора высоты = Р/G – 1/K θн

Взлетно-посадочными устройствами (ВПУ) называют такие устройства, основным назначением которых является обеспечение взлета, посадки и движения летательного аппарата по среде (земле, воде и т. д.), с которой данный аппарат должен эксплуатироваться. ВПУ могут находиться как на самом летательном аппарате (шасси, закрылки, тормозной парашют и т. д.), так и на месте его базирования (катапульты, аэрофинишеры и т.д.). Основное достоинство наземных ВПУ заключается в том, что они не увеличивают полетного веса летательного аппарата. Но они усиливают привязанность его к месту базирования, уменьшают маневренность авиации и увеличивают ее уязвимость на земле в военное время. ВПУ

По своему назначению ВПУ можно разделить на две группы: -- устройства, обеспечивающие движение самолета по среде, с которой он должен эксплуатироваться (органы опирания), -- устройства, облегчающие взлет-посадку самолета. S44 На самолетах суммарная масса всех взлетно-посадочных устройств может достигать 6…7% от взлетной.

ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА Устройства, обеспечивающие движение самолета по среде, с которой он должен эксплуатироваться (органы опирания): Колесное шасси, Лыжное шасси, Полозья, Колесно-лыжное шасси, Шасси на воздушной подушке, Гусеничное шасси, Перекатное шасси, Поплавковое шасси, Лодка ГС, Болонетты надувные, Гидролыжа.

ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА Устройства, облегчающие взлет-посадку самолета расположенные на ЛА: Уменьшающие ВП скорости: Устройства увеличивающие площадь крыла, Механизация крыла, Энергетическая механизация крыла, Крыло изменяемой стреловидности, Устройства создающие вертикальную тягу,

ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА Устройства, облегчающие взлет-посадку самолета расположенные на ЛА: Разгонные и тормозные устройства самолета: Взлетный (максимальный), форсажный режим работы двигателя, Вспомогательные ускорители (пороховые двигатели), Противокапотажные лыжи, Тормозные устройства: тормозные щитки, тормозной парашют, реверс тяги, колесные тормоза, тормозные ракеты и пороховые двигатели для торможения, гак КЛА (с аэрофинишером).

ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА Устройства, облегчающие взлет-посадку самолета расположенные на месте базирования: разгонные устройства, (катапульта), трамплин, движущаяся взлетная полоса ( авианосец с поступательной скоростью), ВПП с уклоном для взлета, Аэрофинишер, АТУ, Специальное покрытие (ломкий бетон) в конце ВПП,

Устройства, обеспечивающие движение самолета по среде, с которой он должен эксплуатироваться (органы опирания): Колесное шасси

Шасси Назначение шасси. Шасси представляет собой систему опор , необходимых для взлета, посадки, передвижения и стоянки самолета на земле, палубе корабля или воде. Конструкция опоры состоит из опорных элементов — колес, лыж или других устройств, посредством которых самолет соприкасается с поверхностью места базирования (аэродромом), и силовых элементов — стоек, траверс. подкосов в других, соединяющих опорные элементы с конструкцией фюзеляжа или крыла. В конструкцию опор входят амортизационная система и тормозные устройства, которые позволяют: воспринимать с помощью шасси возникающие при соприкосновении самолета с аэродромом статические и динамические нагрузки. предохраняя тем самым конструкцию агрегатов самолета от разрушения; рассеивать поглощаемую энергию ударов самолета при посадке и руленип по неровной поверхности, чтобы предотвратить колебания самолета; поглощать и рассеивать значительную часть кинетической энергии поступательного движения самолета после его приземления для сокращения длины пробега. Относительная (по отношению к массе самолета) масса шасси = 0,04-0,06.

Шасси требования Основные требования к шасси, кроме общих ко всем агрегатам требований (например, возможно меньшая масса при достаточных прочности в долговечности), включают и ряд специфических требований. Шасси самолета должно обеспечивать в ожидаемых условиях эксплуатации (имеются в виду класс аэродрома, размеры и состояние ВПП, погодные условия и тд.): устойчивость и управляемость самолета при разбеге, пробеге, рулении, маневрировании и буксировке. Необхолимые значения характеристик устойчивости и управляемости самолета при его движении по аэродрому достигаются во многом за счет выбора схемы и параметров шасси, характеристик амортизационной и тормозной систем; амортизацию динамических нагрузок возникающих при посадке и рулении. Амортизационная система — пневматики колес (если опорные элементы — колеса) и амортизаторы — должна быть рассчитана на поглощеные всей нормируемой энергии удара при посадке, чтобы усилия в элементах конструкции самолета не превысили расчетных. Эта энергия должна быть рассеяна амортизацией; возможность разворотов самолета на 1800 на ВПП аэродромов заданного класса (определенной ширины). Это достигается прежде всего использованием управляемых опорных элементов, тормозных устройств, обеспечивающих энергичный разворот самолета, и использованием тяги двигателей. а таюке выбором параметров шасси, типа, числа и расположения опорных элементов; соответствие опорных элементов назначению, условиям эксплуатация и весовым характеристикам самолета. Это достигается выбором типа и значений параметров опорных элементов. Они должны обеспечивать возможность изменения в широком диапазоне коэффициента сопротивления движению для осуществления страгивания самолета с места на тяге собственных двигателей, разбега с ускорением при взлете и пробега с замедлением при посадке. Все это в пределах определенной длины ВПП, допустимой нагрузки на ее поверхность и глубины колеи. Значения параметров опорных элементов должны определяться с учетом обеспечения взлета самолета с максимальной для него массой и посадки с максимальной разрешенной массой; надежную фиксацию опор и створок шасси в выпущенном и убранном положениях. Должна быть исключена возможность самопроизвольного выпаданяя шасси в полете и складывания его на земле. для этого краны уборки и выпуска шасси должны иметь блокировку. Выпуск и уборка шасси должны производиться за возможно меньшее время не более 10... 12 с). Шасси самолета должно: иметь возможно меньшие габариты (меньшее лобовое сопротивление), особенно в убранном положении; обеспечивать самолету необходимый посадочный (а для некоторых схем шасси я взлетный) угол; облегчать погрузку и разгрузку грузовых самолетов изменением высоты опор; иметь высокую долговечность, (20 000.30 000 посадок) и хорошие подходы для осмотра и ремонта.

Состав шасси самолета Ш. самолёта состоит из основных опор, передней или хвостовой опоры, вспомогательных опор и створок, закрывающих ниши убирания шасси. Основная и передняя (или хвостовая) опоры воспринимают статические и динамические нагрузки при перемещении, взлёте и посадке ЛА. Вспомогательные опоры обеспечивают его устойчивость на земле.

Шасси, схемы размещения на ЛА Варианты размещения опор на самолете: Четырехопорная схема, Трехопорная схема с хвостовой опорой, Трехопорная схема с передней опорой, Двухопорная (велосипедная) схема со вспомогательными подкрыльевыми опорами, Многоопорная схема. Vuazen_L, И-4(АНТ-5), Р-39, Як-28, Ан-225

Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой. Две основные опоры самолета находятся впереди ЦМ и близко к нему. Поэтому на основные опоры на стоянке приходится до 90 % веса самолета. Третья хвостовая опора вынесена далеко назад от ЦМ, под хвостовое оперение. На эту опору приходится до 10 % стояночной нагрузки. По своим геометрическим размерам она гораздо меньше основных опор. Схема шасси с хвостовой опорой имеет ряд недостатков: склонность самолета с такой схемой шасси к капотированию, особенно при посадке на повышенной скорости; сложность самого процесса посадки, так как при превышении посадочной скорости трудно избежать взмывания самолета при касании поверхности аэродрома сначала только опорными элементами обеих основных опор, а посадка на все три опоры («на три точки») одновременно требует хорошей летной подготовки. Затрудняет посадку и плохой обзор вперед при посадочном положении самолета; плохая путевая устойчивость; разрушение ВПП струями выхлопных газов при установке на самолет вместо поршневых двигателей (ПД) реактивных двигателей (РД).

Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой При интенсивном торможении колес, наезде на препятствие или при зарывании колес в мягкий грунт возможно капотирование самолета.

Трехопорное шасси с передней опорой Трехопорное шасси с передней опорой, лишено недостатков, присущих схеме шасси с хвостовой опорой, так как ЦМ самолета расположен впереди основных опор, а передняя опора вынесена далеко вперед по отношению к ЦМ самолета. Условие капотирования что при значении а, гораздо большем, чем значение е, сводит к минимуму вероятность капотирования даже при интенсивном торможении колес на основных опорах. При посадке на основные опоры даже на повышенной скорости самолет с передней опорой имеет тенденцию к опусканию носа (ДМ находится впереди основных опор) и к уменьшению угла атаки и подъемной силы. Это сводит к минимуму возможность взмывания самолета.

Трехопорное шасси с передней опорой При такой схеме шасси лучше обзор из кабины, меньше портится поверхность ВПП дол действием струи выхлопных газов двигателей. Трехопорное шасси с передней опорой обладает хорошей путевой устойчивостью. НЕДОСТАТКАМИ ЯВЛЯЮТСЯ: Большая масса (по сравнению с шасси с хвостовой опорой), Передняя опора подвержена колебаниям типа «шимми»

Двухопорная (велоси- педная) схема шасси При такой схеме на самолете под фюзеляжем устанавливают две примерно одинаковые по воспринимаемым статическим нагрузкам опоры. ЦМ самолета находится чуть ближе к задней опоре. Для предохранения самолета от сваливания на крыло на нем устанавливают две подкрыльные опоры. Эти дополнительные опоры в случае касания поверхности аэродрома могут воспринимать до 5 % стояночной нагрузки, имеют мягкую амортизацию и обеспечивают самолету достаточную поперечную устойчивость. Передняя опора управляемая, что обеспечивает управляемость самолета при его движении по аэродрому. Для увеличения угла атаки на взлете при малоэффективных на малой скорости РВ (ЦПГО) передняя опора может удлиняться («вздыбливаться») или основная опора — укорачиваться («приседать»). Это улучшает взлетные характеристики самолета.

Двухопорная (велоси- педная) схема шасси Появление этой схемы было вызвано необходимостью увязать в компоновочной схеме самолета бомбоотсек, положение которого зависит от ЦМ самолета, высокорасположенное крыло и шасси. В такой схеме длина стоек шасси при их уборке в крыло может доходить до З м и более, а в фюзеляж их убрать нельзя, так как центральная часть фюзеляжа занята бомбоотсеком. Такая ,же проблема возникла при компоновке самолетов вертикального взлета и посадки с единой силовой установкой, положение которой также связано с положением ЦМ самолета. Н этом смысле двухопорная схема шасси представляет собой вынужденное решение, и при с реализации на самолете обычного взлета и посадки появляются трудности в технике пилотирования, связанные с необходимостью приземления точно на обе опоры одновременно.

Данной схеме присущи недостатки: приземление сначала на заднюю опору вызывает возникновение значительного момента М относительно задней опоры, равного Gе, и больших динамических нагрузок на переднюю опору и узлы ее крепления; усложнение конструкции передней опоры из-за механизма «вздыбливания», что увеличивает массу передней опоры; возникновение путевой неустойчивости при торможении колес передней опоры; утяжеление механизма разворота колес передней опоры и возрастание трудностей разворота, т.к.на переднюю опору приходится до 40-45% G вместо 10-12% G, у шасси с передней опорой; утяжеление фюзеляжа на 10-15 %, т.к. для восприятия повышенной нагрузки от передней опоры нужны более мощные силовые элементы; дополнительные затраты массы на подкрыльные опоры и усиление конструкции крыла для восприятия нагрузок от них. Двухопорная (велоси- педная) схема шасси

Одноопорные схемы шасси Schempp-Hirth Nimbus 4DM

Многоопорные схемы шасси Многоопорные схемы шасси начали появляться на тяжелых транспортных и пассажирских самолетах (массой 200 т и более) как результат дальнейшего развития многостоечных шасси с большим числом колес, когда в состав основных опор стало входить больше одной стойки, соединяющей опорные элементы с силовыми элементами фюзеляжа или крыла. Задние стойки с колесами на самолетах с такими многостоечными опорами начали смешать к плоскости симметрии фюзеляжа для повышения проходимости самолета (снижения и более равномерного распределения нагрузок на поверхность ВПП) и во многих случаях для облегчения компоновки шасси в убранном положении*. Уборка шасси в фюзеляж и крепление стоек шасси к силовым элементам фюзеляжа позволяют в ряде случаев уменьшить габариты и массу опор (особенно при высокорасположенном крыле), упростить конструкцию опор, облегчить решение задач восприятия приходящих на опоры нагрузок и размещения шасси в убранном положении. Однако в этом случае трудно обеспечить необходимую ширину колеи В шасси , влияющую на характеристики устойчивости и управляемости самолета; кроме того, увеличивается площадь миделевого сечения фюзеляжа и площадь омываемой поверхности. * Не путать понятие «многостоечная опора», где в состав одной основной опоры входит несколько (больше одной) стоек с колесами, с понятием <многоопорная схема>, где число самих опор более трех.

Б-747

Геометрические параметры шасси Геометрические параметры схемы различных вариантов расположения шасси на самолете: база шасси b - расстояние (при виде сбоку) между осями колес. установленных на основной и передней (задней) опорах; колея шасси В — расстояние (при виде спереди) между точками касания ВПП колесами основных опор; вынос основных опор е - расстояние между вертикалью, проходяшей через центр масс самолета. и осью колеса основной опоры; вынос носовой (хвостовой) опоры а - расстояние между вертикалью, проходящей через центр масс самолета, и осью переднего или хвостового колеса; высота шасси Н — расстояние по вертикали от центра масс самолета до поверхности ВПП при стоянке самолета на необжатых амортизаторах;

Геометрические параметры шасси угол выноса основных опор гамма — угол между нормалью к ВПП. прохоляшей через центр масс самолета, и линией, соединяющей его с точкой пересечения с ВПП вектора раннодействующей сил на основные опоры (при стоянке); угол опрокидывания фи - угол между поверхностью ВПП и касательной к хвостовой части фюзеляжа (или к его предохранительной опоре) из точки касания ВПП колесом основ- вой опоры шасси; стояночный угол самолета на ВПП пси — угол между строительной горизонталью фюзеляжа (СГФ) и поверхностью ВПП; угол бокового капотирования тета — угол между нормалью к ВПП из центра масс самолета и перпендикуляром из него к линии, соединяюшей точки касания ВПП колесами носовой (хвостовой) и основной опор.

Влияние параметров шасси на условия капотирования самолета. Для самолетов с хвостовой опорой условие капотирования dV/dt > еg/Н’ При е/Н = tn гамма, где гамма = 14 ° -16° и tn гамма = 0,3, капотирование самолета может наступить при dV/dt > 0,3g что уже возможно при эффективном использовании тормозов колес. Отсюда — ограничения в применении тормозов на самолетах с такой схемой шасси. Как видно из выражения увеличение Н’ снижает критические значения dV/dt и делает капотирование более вероятным, а увеличение е — наоборот.

Влияние параметров шасси на условия капотирования самолета. Для самолетов с передней опорой dV/dt > (а/Н)g При существующих для современных самолетов соотношениях а ~ 9е (на переднюю опору приходится до 10 % от массы самолета), а/Н = 9е/Н, е/Н = tg гамма и гамма = 14... 16° капотирование самолета могло бы наступить при dV/dt > 2,7g ‚ что практически исключается даже при интенсивном торможении колес на основных опорах. В связи с этим самолеты с передней опорой обладают очень важным преимуществом — возможностью интенсивного применения тормозов при пробеге. Airbus A340-313X Aborted take-off after a problem in one of the engines. One hour later the plane took off without problems.

Влияние на характеристики самолета: посадочного угла фи0 Посадочный угол фи0. Значения этого угла в пределах 8... 14° должны обеспечивать при посадке самолета значения Суа, близкие к Суmах, так, чтобы самолет при этом не касался поверхности аэродрома хвостовой частью фюзеляжа. для этого фи0 > альфа пос – альфа уст . Большие значения фи0 относятся к треугольным крыльям, так как у них Суmах достигается на больших углах атаки.

Состав шасси самолета Ш. самолёта состоит из основных опор, передней или хвостовой опоры, вспомогательных опор и створок, закрывающих ниши убирания шасси. Основная и передняя (или хвостовая) опоры воспринимают статические и динамические нагрузки при перемещении, взлёте и посадке ЛА. Вспомогательные опоры обеспечивают его устойчивость на земле.

Опора шасси самолета Конструкции ног шассм довольно разнообразны и зависят от расположения шасси на самолете, способа его уборки, нагрузок, действуюших на шасси, количества колес я других факторов. Основные элементы ног шасси следующие. По способу восприятия конструкцией действующих на опору нагрузок конструктивные схемы можно классифицировать на балочные, ферменно-балочные и ферменные.

Опора шасси самолета Стойка - основной силовой элемент ноги шасси, связывающий опору шасси (колесо или лыжу) с конструкцией агрегата самолета. Часто внутренняя полость стойко используется для устройства амортизатора. Такая стойка называется амортизационной. Амортизатор - может быть вынесен из полости стойки наружу в этом случае внутренняя полость стойки используется обычно как резервуар для сжатого воздуха. Траверса - представляет собой верхнюю часть стойки, предназначенную для крепления ноги шасси к конструкции самолета. Тележка является устройством, при помощи которого колеса (четыре, шесть, восемь) крепятся к стойке. В тех случаях когда нога шасси имеет одно или два колеса, они устанавливаются на ось, которая крепится к стойке непосредственно или при помощи специального рычага. Подкосы составляют систему стержней, которые, представляя собой дополнительные опоры стойки, уменьшают изгибающие моменты, действующие на стойку, и увеличивают жесткость конструкции ноги шасси. Двухзвенник (шлиц-шарнир) устройство, состоящее из двух звеньев, связанных между собой шарнирно; он соединяет шток амортизационной стойки с цилиндром и препятствует поворачиванию штока в цилиндре. Подъемник предназначен для уборки в выпуска ноги шасси. В настоящее время в большинстве случаев применяются гидравлические подъемники. Замки обеспечивают фиксацию ноги шасси в конечных положениях о исключают произвольный выход ноги из этих положений. Колесо состоит из авиационного пневматика, диска и тормозных устройств. Гаситель колебаний (демпфер «шимми») устанавливается на передней ноге шасси, он предотвращает возникновение самоколебаний ориентирующегося колеса.

Классификация конструкций опор и стоек Шасси по характеру восприятия нагрузок ферменная, балочная консольная, балочная подкосная, ферменно-балочная; Опоры ферменной конструктивно-силовой схемы используются, как правило для неубираемых стоек шасси (например, у самолетов УТ-2, АН-2). Силовые элементы опор шасси ферменной конструкции работают на растяжение или сжатие, при этом материал используется более рационально, чем при работе на изгиб. Наряду с этим ферменные конструкции имеют существенные недостатки. главный из которых — громоздкость. обусловившие их крайне ограниченное применение на современных самолетах. Типовой конструкцией ферменной опоры шасси является пирамидальное шасси. Стержни опоры шасси образуют пирамиду. Каждое колесо с помощью трех стержней крепится, как правило, к крылу и фюзеляжу. В один из стержней включен амортизатор, при обжатии которого колесо поворачивается вокруг оси параллельной продольной оси самолета.

Классификация конструкций опор и стоек Шасси по характеру восприятия нагрузок ферменная, балочная консольная, балочная подкосная, ферменно-балочная; В зависимости от способа крепления ноги к самолету различают ноги консольные и подкосные

Классификация конструкций опор и стоек Шасси по характеру восприятия нагрузок Нога консольного типа представляет собой балку-стойку, верхний конец которой входит в узел крыла или фюзеляжа, а к нижнему крепится ось колеса или лыжи. Балочно-консольная конструкция упрощает уборку ноги из-за отсутствия подкосов, но это увеличивает ее вес (см. эпюры М изг. ) Длинная стойка недостаточно жесткая и способствует возникновению колебаний. Применяется редко.

Классификация конструкций опор и стоек Шасси по характеру восприятия нагрузок В нашедшей широкое применение балочно-подкосной схеме стойка подкрепляется одним или несколькими подкосами (боковым, задним, передним) разгружающими верх стойки от изгиба. Разгрузка может осуществляться в одной плоскости, тогда в другой стойка будет работать как консольная балка, или в нескольких плоскостях. Часто подкос одновременно служит и подъемником в системе уборки и выпуска шасси.

Классификация конструкций опор и стоек Шасси по характеру восприятия нагрузок Балочное шасси с несколькими подкосами называется ферменно-балочным. Такая нога представляет собой одну или две консольные стойки, подкрепленные системой подкосов. Их применение дает возможность значительно уменьшить величину изгибающих моментов, действующих на стойку и увеличить жесткость конструкции ноги шасси. Одностоечные ферменно-балочные конструкции с одним, двумя и более колесами получили широкое применение.

Классификация конструкций опор и стоек Шасси по типу крепления колес к стойкам шасси

Boeing 777-206

Опорные элементы Блерио-3 Колёсный Лыжный Колёсно-лыжный Чашечный Гусеничный Воздушная подушка

Опорные элементы Типы опорных элементов и области их применения. В качестве опорных элементов на современных самолетах наибольшее применение получили колеса, обеспечивающие нормальную эксплуатацию самолетов как на ВПП с искусственным покрытием, так в на грунтовых ВПП (ГВПП) с прочностью грунта 0,45…0,55 МПа и выше. Для повышения проходимости самолетов на ГВПП и, главное, при эксплуатации самолетов на снежных (ледовых) аэродромах применяются лыжи с небольшим удельным давлением qо для снеговой лыжи = 0,02.,.0,04 МПа. Для лыж-самолетов, использую- щихся на ГВПП, значения удельных давлений лыж на грунт должны быть меньше значения ГВПП. Колесно-лыжные опорные элементы, сочетающие в себе колесо и небольшого размера лыжу, являются компромиссным решением, сглаживающим недостатки колес и лыж в диапазоне значений = 0,4.. .0,7 МПа. Гусеничное шасси с опорным элементом в виде траков или сплошной ленты, натянутой на большое число барабанов, — гусеницы обеспечивает меньшее, чем в случае колеса, удельное давление на грунт и более высокую проходимость. Распространение такое шасси не получило из-за недостатков принципиального характера (ограничений по скорости отрыва. посадочной скорости, недостаточного противодействия боковым силам, невысокой надежности, трудностей в уборке и др.). Лодки, поплавки, гидролыжи и специально спрофилированная нижняя часть корпуса (фюзеляжа) самолета применяются как опорные элементы на гидросамолетах. Шасси на воздушной подушке различных схем и принципов создания воздушных подушек под самолетом, как и на других транспортных средствах на воздушной подушке, должны обеспечивать проходимость и эксплуатацию с малопрочных грунтов. Это же относится к воздушно-лыжным и колесно-воздушно-лыжным опорам.

Требования к опорным элементам Основным требованием к опорным элементам самолетов любого назначения является обеспечение нормальной эксплуатации в определенном (характерном для конкретного типа самолета) диапазоне условий при приемлемых габаритах, массе, надежности и ресурсе опорных элементов. Удовлетворение этого требования достигается прежде всего обеспечением необходимой проходимости самолета, его взлета, посадки и передвижения по аэродрому с определенными прочностью грунта сигма гр. и размерами L впп без разрушения поверхности ВПП. При этом значение коэффициента сопротивления движению f, определяемое типом опорных элементов, их удельным давлением на грунт и состоянием поверхности ВПП (значение сигма гр.), не должно препятствовать страгиванию самолета с места на собственной тяге двигателей и взлету самолета с заданной длиной разбега L р. Первое условие — условие страгивания с места — определяется соотношением значений тяговооруженности самолета Р/G и коэффициента f и принимается в виде Р/G > 1,4 f, Второе определяется условием L р < L впп / k (k = 1,4). Длина разбега L р зависит от значений коэффициента сопротивления движению f , так как значения этого коэффициента и тяговооруженности в большой степени определяют достижимое при разбеге ускорение и в конечном счете значения L р .

Определение тяговооруженности самолета из условия страгивания и движения по рулежной дорожке и ВПП: Содержание Алгоритм определения взлетной массы и проектных параметров второго приближения 11

Опорные элементы Опорные элементы используют при взлете, посадке и движении самолета по аэродрому. Для этого необходимо, чтобы коэффициент сопротивления движению f изменялся в широком диапазоне значений. С этой целью в тех опорных элементах, где это возможно, осуществляют управление значением коэффициента f . Так, например, в колесном шасси применение тормозных устройств позволяет получать значения f от 0,05 …0,10 при свободном качении колес по аэродрому с искусственным (бетонированным) сухим покрытием ВПП и до 0,8 при торможении колес. Используют тормозные устройства и для лыжи в виде костыля или сошника, который при заглублении в грунт увеличивает сопротивление движению, но такие устройства портят поверхность аэродрома.

Колесное шасси Колесное шасси в настоящее время наиболее распространено, причем каждая из его ног может иметь одно или несколько колес . Такое шасси обладает рядом достоинств: — малое сопротивление движению на разбеге и сравнительно большое сопротивление при посадке; —хорошая амортизация благодаря применению пневматиков колес и специальных амортизаторов; — достаточно хорошая управляемость при движении самолета по земле при использовавши тормозов и поворота колес. Недостатки: — применение колес больших габаритов затрудняет уборку шасси, а увеличение давления в пневматиках ухудшает проходимость самолета и затрудняет его эксплуатацию на грунтовых аэродромах; — сложность конструкии авиационных колес и большой их вес (около 1,5—2% взлетного веса самолета); — недостаточный ресурс резино-кордовых протекторов колес, особенно при высоких температурах наружного воздуха; — зависимость сопротивления движению самолета по земле от состояния поверхности аэродрома.

Шасси с многоколесными тележками Ноги шасси с многоколесными тележками применяются с целью уменьшения нагрузки на одно колесо и улучшения проходимости самолета по грунту, повышения энергоемкости тормозов и уменьшения опасности аварии при срыве или проколе одного из пневматиков.

Авиационные колеса 1-барабан, 2-съемная реборда, 3-замо-фиксатор, 4-конические роликовые подшипники, 5-пневматик, 6-камера, 7-тормоза (дисковые), 8-вентилятор.

Авиационные колеса, пневматик Одним из основных требований к пневматику являются его высокие амортизирующие свойства. Они определяются величиной поглощенной энергии Апн при обжатии пневматика. На рис. показана диаграмма работы пневматика. Площадь, ограниченная этой кривой и осью абсцисс, определяет работу, поглощаемую пневматиком в процессе его нагружения (обжатия). Для максимально допустимого обжатия лневматика Апн = Ам.д. = (0,45…0,5)Р к.м.д.* дельта м.д. Значения Ам.д. для пневматиков в зависимости от их размеров D Х В и давления зарядки колеблются от (1,5...2,О)* 103 до 100* 103 Дж. Эта энергия идет в основном на сжатие воздуха в пневматике и лишь небольшая ее часть на деформацию пневматика. Поэтому рассеивание энергии невелико, и после прекращения действия нагрузки поглощенная энергия возвращается самолету.

Авиационные колеса, колебания носовой стойки шасси

Авиационные колеса, барабан Барабан колеса представляет собой деталь, устанавливаемую на оси 23 колеса на двух опорно-упорных роликовых подшипниках 20, воспринимающих как радиальные, так и осевые нагрузки колеса. Изготавливается барабан из магниевых или алюминиевых сплавов. Перспективны сплавы на титановой основе. Они обладают высокой теплостойкостью и относительно малой теплопроводностью, что позволяет снизить теплопотоки от тормозов через барабан к лневматику и к деталям внутри самого барабана. Максимально допустимая температура нагрева барабана из алюминиевых сплавов 120... 130 °С определяется началом снижения его сопротивления усталости и допустимой температурой нагрева пневматика и уплотнительных элементов внутри барабана.

Авиационные колеса, тормоза Тормоза колес — наиболее эффективное средство торможении самолета при пробеге. Использование тормозов на сухом грунте позволяет сократить длину пробега на 35—40%. Торможение осуществляется приложением к колесу тормозного момента М торм. Этот момент уравновешивается моментом М сц. сцепления от силы Т сцепления колеса с грунтом и частично моментом инерционных сил колеса.

Авиационные колеса, тормоза Величина тормозного момента зависит от конструкции тормоза, а также от давления газа или жидкости в тормозной системе. Момент силы сцепления М сц. = Т(R – б) где Т = f т (G - Y) k k — коэффициент, учитывающий долю веса самолета, приходящуюся на колесо; f — коэффициент трения заторможенного колеса. Величина f зависит от вида и состояния покрытия взлетно-посадочной полосы, состояния пневматика, скорости движения и, кроме того, от проскальзывания колеса относительно поверхности полосы. Последнее в свою очередь зависит от приложенного тормозного момента, точнее от соотношения между тормозным моментом и моментом сил сцепления: М торм. / М сц. С увеличением давления зарядки пневматика, скорости движения и увлажнения поверхности ВПП коэффициент трения уменьшается. Он уменьшается также и по мере увеличения износа пневматика. Если износ протектора составляет 90%, то в случае торможения по мокрой полосе коэффициент трения падает на 20—40% — тем больше, чем больше скорость движения.

Авиационные колеса, тормоза

Авиационные колеса, тормоза Энергоемкость тормозов определяется количеством кинетической энергии, которую они способны преобразовать в тепловую и частично рассеять при нагреве до определенной температуры. У современных самолетов кинетическая энергия на посадке может составлять несколько миллионов килограммометров. Сравнительно небольшая часть этой энергии расходуется на преодоление аэродинамического сопротивления самолета, а основная доля поглощается и рассеивается тормозами колес. На самолетах, не снабженных дополнительными тормозными устройствами, тормоза колес поглощают 60—80% этой энергии; на самолетах, использующих тормозные парашюты, реверсоры тяги или какие-либо другие тормозные устройства,— 30.. .40%.

Амортизационная система шасси Амортизация шасси служит для поглощения и рассеивания энергии ударов, которые испытывает самолет при посадке и движении по неровному грунту. Во время приземления вертикальная скорость уменьшается от принятой для данного самолета величины Vy до нуля. При этом кинетическая энергия удара самолета переходит в энергию деформации конструкции самолета и деформации грунта. Т.к. деформация каркаса невелика в конструкцию шасси вводят упругие элементы – пневматики и амортизаторы.

Амортизационная система шасси Основные требования к амортизации: — амортизационная система шасси должна воспринимать энергию удара самолета при посадке и движении по грунту. В противном случае на конструкцию будут действовать нагрузки, большие расчетных; — усилие в амортизаторе должно нарастать плавно, достигая наибольшей величины в конце обжатия; — амортизатор должен обеспечивать рассеивание поглощенной энергии, с тем чтобы ускорить процесс затухания вертикальных колебаний (подпрыгиваний) самолета при пробеге; — амортизатор должен быстро возвращаться в исходное положение, чтобы иметь возможность воспринимать последующие удары. Время прямого и обратного хода не должно превышать 0,8—1 с; — упругие характеристики амортизатора должны возможно меньше зависеть от условий внешней среды.

Лыжное шасси Лыжное шасси применяется главным образом на самолетах, предназначенных для эксплуатации со снежных аэродромов. В последнее время лыжи стали применяться на главных опорах для повышения проходимости самолета на грунтовых аэродромах. Лыжное шасси имеет следующие преимущества по сравнению с колесным: — меньшие габариты и значительно меньший вес; — большие ресурс и надежность опор; — возможность применения в и на снеговых н на грунтовых аэродромах; — существенно меньшая удельная нагрузка на опору (~0,2 - 0,4 кГ/см2 вместо 2—З кГ/см2). При определении удельной нагрузки на опорную поверхность лыжи следует руководствоваться данными о допустимых удельных нагрузках на грунтовые покрытия. Например, для плотного сухого грунта допустимая удельная нагрузка 5—б кГ/см2, для такого же грунта с дерновым покрытием - З— 4, для пахоты — 1,5—2, для плотного (укатанного) снега — 0,5—1,5 кГ /см2. Недостатки лыжного шасси по сравнению с колесным: — существенно большее трение при движении самолета и особенно на разбеге во время взлета; — меньшая степень амортизации при приземлении самолета; — снижение проходимости по твердому грунту с неровностями; — сложность в маневрировании.