Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой

РАЗДЕЛ 1

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1. Шасси: назначение и основные требования

Шасси представляет собой систему опор (рис 1.1), необходимых для взлета, посадки, передвижения и стоянки самолета на земле.

Рис. 1.1. Общий вид самолета и шасси

Конструкция опоры состоит опорных элементов — колес, лыж или других устройств, посредством которых самолет соприкасается с поверхностью аэродрома, и силовых элементов — стоек, траверс, подкосов и других, соединяющих опорные элементы с конструкцией фюзеляжа или крыла. В конструкцию опор входит 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 рулении по неровной поверхности, чтобы предотвратить колебания самолета, поглощать и рассеивать значительную часть кинетической энергии поступательного движения самолета после его приземления для сокращения длины пробега.

Шасси самолета должно обеспечивать в ожидаемых условиях эксплуатации (имеются в виду класс аэродрома, размеры и состояние ВПП, погодные условия и т.д.) устойчивость и управляемость самолета при разбеге, пробеге, рулении, маневрировании и буксировке. Необходимые значения характеристик устойчивости и управляемости самолета при его движении по аэродрому достигаются во многом выбором 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 должны быть рассчитаны на поглощение 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 180° на ВПП аэродромов заданного класса (определенной ширины). Это достигается прежде всего использованием управляемых опорных элементов, эффективностью тормозных устройств, достаточной для энергичного разворота самолета, и использованием тяги двигателей, а также выбором параметров шасси, типа, числа и расположения опорных элементов; соответствие опорных элементов назначению, условиям эксплуатации и весовым характеристикам самолета. Это достигается выбором типа и значений параметров опорных элементов. С их помощью должна обеспечиваться возможность изменения в широком диапазоне коэффициента сопротивления движению для осуществления начала движения 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 выпадания 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 и 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. При выборе значений параметров шасси необходимо стремиться к получению минимальной массы шасси при восприятии возможных в эксплуатации нагрузок на него. Таким образом, реализация перечисленных выше требований к шасси при эксплуатации самолета в определенных условиях достигается прежде всего выбором схемы и значений параметров шасси, подбором (расчетом) типа и характеристик опорных элементов, амортизации и тормозных устройств.

Схемы шасси

Выбором схемы и значений параметров шасси обеспечиваются не только необходимые характеристики устойчивости и управляемости самолета при его движении по аэродрому, но и определяются нагружение опор и весовые характеристики шасси, силовая схема и весовые характеристики тех частей самолета, к которым крепятся опоры и на которые передаются от них нагрузки (велосипедной) схеме со вспомогательными подкрыльными опорами; многоопорной (более трех опор) схеме. Из этих схем наибольшее распространение сейчас получила почти на всех типах самолетов схема шасси с передней опорой, однако в последнее время стало больше появляться самолетов с числом опор больше трех, особенно на тяжелых транспортных и пассажирских самолетах.

Рис. 1.2. Схемы шасси

Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой, широко применявшаяся вплоть до конца 1940-х гг., встречается сейчас только на некоторых типах спортивных и сельскохозяйственных самолетов (рис. 1.2). Ограничено и применение двухопорной (велосипедной) схемы шасси, в основном она применяется на самолетах вертикального взлета и посадки с единой силовой установкой и на самолетах с большим вырезом в фюзеляже под грузовой отсек. Четырехопорная схема шасси, применялась на самолете А.Ф. Можайского и встречалась в проектах других самолетов в конце прошлого столетия.

Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой

Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой показана на рис. 1.3. Как видно из рис.1.3, 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 (рис. 1.3). На эту опору приходится до 10 % стояночной нагрузки. По своим геометрическим размерам она гораздо меньше основных опор. Все это позволяет получить более короткую, легкую и удобную для уборки хвостовую опору. Однако трехопорная 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).При интенсивном торможении колес, наезде на препятствие или при зарывании колес в мягкий грунт возможно капотирование самолета. Условия капотирования. Возникают, когда опрокидывающий момент М_опр относительно оси, проходящей через центры контактных площадок колес основных опор, становится больше восстанавливающего момента М_восст относительно той же оси.

Рис. 1.3. Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой:

а – параметры шасси; б – путевая устойчивость.

Выражая значения М_опр как произведение силы инерции (массы самолета G/g на его ускорение (в данном случае — замедление) dV /dt) на плечо Н’(H’=H — высота шасси при опирании самолета на все три опоры), а значение М_восст — как произведение веса самолета G на плечо е (рис.1.3), получим условие капотирования самолета в виде неравенства:

(1)

Превышение скорости на посадке при попытке придать самолету трехточечное (посадочное) положение приводит к взмыванию самолета, так как при этом увеличивается угол атаки самолета и возрастает подъемная сила. Самолет отходит от земли, но газ убран до "малого", в результате чего происходит быстрая потеря скорости (подъемной силы) и опускание самолета с большой вертикальной скоростью на землю. Так как основные опоры находятся ближе к ЦМ самолета, то самолет приземляется на эти опоры. Происходит удар. Амортизация не успевает рассеять поглощаемую энергию удара за один ход, и самолет вновь отделяется от земли, так как в процессе обратного хода (распрямления) амортизации происходит вновь увеличение угла атаки самолета и т.д. Амплитуда (высота) таких скачков самолета может возрастать. Само это явление получило название "козления". При малой эффективности рулей на малой скорости летчику трудно справиться с посадкой самолета при "козлении", и это может привести к поломке шасси или капотированию самолета.

В плохой путевой устойчивости самолета с хвостовой опорой при пробеге можно убедиться, рассматривая действующие на самолет от опорных элементов шасси силы и моменты. Так, при случайном отклонении самолета от оси ВПП (например, при ветровой нагрузке действии момента Моткл, (см. рис. 1.3) на опорных элементах (колесах) основных опор возникнут силы Т, перпендикулярные плоскости этих элементов. Силы Т будут создавать момент М_у = 2Те, усугубляющий дальнейший разворот самолета и его отклонение от оси ВПП.

Стопорением хвостового колеса перед взлетом и посадкой можно улучшить путевую устойчивость самолета с рассматриваемой схемой шасси, создавая восстанавливающий момент М_вост = Т'а. Но для этого на самолете нужна специальная система стопорения хвостового колеса. И, наконец, к недостаткам шасси с хвостовой опорой надо отнести разрушение ВПП под действием струи выхлопных газов РД из-за наклона оси самолета в стояночном положении.

Перечисленные выше недостатки трехопорной схемы шасси с хвостовой опорой резко ограничили ее применение.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: