Шасси с передней опорой

Две основных опоры такого шасси располагаются за центром масс самолета, а третья опора устанавливается в носовой части фюзеляжа. Эта опора для обеспечения управляемости самолета на земле делается или свободно ориентирующейся, или снабжается принудительной системой разворота передних колес.

Схема характеризуется следующими параметрами:

b - база шасси;

B - колея шасси;

H - высота шасси;

e - вынос главных опор;

g - угол выноса главных опор;

jо - угол опрокидывания;

jст - стояночный угол.

Эти параметры связаны с посадочным углом α пос, установочным углом α уст и углом на разбеге α разб крыла.

Разбег самолета с данной схемой шасси выполняется в трехточечном положении при:

α разб = jст + α уст.

В конце разбега отклонением руля высоты летчик отрывает переднюю опору, а затем происходит и отрыв от земли основных опор. Посадка самолета происходит на основные опоры с улом атаки крыла

α пос = jо + α уст. + jст

с последующим переваливанием на переднюю опору. Условие переваливания обеспечивается углом выноса g = jо + (1 - 2)о.

Это условие дает величину относительного выноса e/b = 0,1 - 0,15, который показывает долю нагрузки от полной силы тяжести, приходящейся на переднюю опору при стоянке.

Отсутствие опрокидывания вбок обеспечивается углом e, равным (40 - 45)о, что соответствует относительной колее B/b = 0,7 - 1,2.

Схема шасси с передней опорой дает следующие важные преимущества:

- более простая техника пилотирования на взлете, посадке и пробеге;

- устойчивость движения на разбеге и пробеге, которая обеспечивается приложением сил трения колес главных опор за центром масс самолета;

- улучшенный обзор из кабины при движении по земле;

- простота маневрирования при использовании системы поворота передних колес;

- более интенсивное торможение на пробеге и возможность скоростной посадки, что обеспечивается исключением опасности капотирования самолета;

- близкое к горизонтальному положение пола пассажирских и грузовых кабин, а так же осей двигателей, что исключает обдув ВВП горячими газами ТРД.

К недостаткам схемы следует отнести большую за счет более длинной передней опоры массу шасси и возможность возникновения автоколебаний передней опоры типа "шимми". Для гашения этих колебаний передняя опора снабжается гидравлическими демпферами - гасителями колебаний передних колес.

Велосипедная схема шасси.

Шасси состоит из передней опоры, аналогичной передней опоре трехточечной схемы, и задней опоры, закрепляемой на фюзеляже позади центра масс самолета. Эта схема позволяет избежать установки основных опор шасси на крыле. В этом случае на крыле устанавливаются

только вспомогательные опоры, которые при отсутствии крена самолета могут не касаться земли

Основные параметры схемы:

b - база шасси;

H - высота шасси;

B' - колея подкрыльных стоек;

g - угол выноса основной опоры;

b - угол выноса передней опоры.

Различают два типа велосипедного шасси:

1) шасси с углом выноса задней опоры g = (25 - 30)о и e/b = 0,1 - 0,15.

Параметры такого шасси, кроме колеи, выбираются аналогично параметрам трехопорного шасси с носовой опорой. Взлет и посадка такого самолета ничем не отличаются от аналогичных режимов самолета с рассмотренной выше схемой шасси.

2) шасси с g = (40 - 60)о и e/b = 0,4 - 0,5.

Невозможность отрыва передней опоры на взлете требует взлета с обеих опор одновременно, а необходимое увеличение угла атаки крыла в конце разбега обеспечивается или удлинением передней опоры, или укорочением (приседанием) задней опоры. Сложность конструкции таких опор, сложность пилотирования самолета на взлете и посадке ограничивают применение данной схемы шасси. Обычно она используется лишь на военных самолетах.

Многоопорное шасси.

На тяжелых самолетах с очень большой взлетной массой для снижения и более равномерного распределения нагрузки на ВПП приходится увеличивать число опор шасси. В схеме с передней опорой может использоваться три, четыре и более основных опор. Число передних опор более двух сильно затрудняет маневрирование самолета на земле, поэтому даже на очень больших самолетах более двух передних опор не ставится. Для улучшения маневренности при большом числе опор кроме управляемых передних опор иногда делаются управляемыми и основные опоры - все или только некоторые из них (передние, задние). Параметры многоопорного шасси выбираются так же, как и параметры трехопорного. За точку опрокидывания в этом случае принимается точка приложения результирующей сил реакций земли на колесах основных опор при стоянке самолета.

При посадке самолет с многоопорным шасси вначале касается земли задними колесами основных опор, затем переваливается на остальные главные и передние колеса. Амортизаторы задних опор, которые первыми касаются земли делаются более мягкими, чем остальные.

Нагрузки шасси.

При взлете и посадке самолета, при его движении по аэродрому, на стоянке на колеса шасси действуют статические и динамические нагрузки. Их величина и направление определяются схемой шасси, условиями и характером посадки, типом ВПП, характеристиками амортизационной системы и др. Эти нагрузки можно представить в виде приложенных к колесам трех составляющих сил, направленных по основным координатным осям самолета:

Px - сила переднего удара;

Py - вертикальная сила;

Pz - сила бокового удара.

Величина этих нагрузок определяется нормами прочности или авиационными правилами (АП), которые задают основные расчетные случаи нагружения шасси, перегрузку и коэффициент безопасности для каждого случая, величину нагрузки, ее направление и распределение между опорами и колесами. По найденным таким образом нагрузкам строятся расчетные эпюры и проводятся все необходимые прочностные расчеты.

Конструктивно - силовые схемы шасси.

Опора шасси состоит из основного силового элемента - стойки, устройства для поглощения и рассеивания энергии ударных нагрузок - амортизатора и опорных устройств - колес.

Конструктивно-силовые схемы опор шасси можно классифицировать по следующим признакам:

- способу крепления стойки к самолету;

- способу размещения амортизатора на опоре;

- способу крепления колес к стойке.

Способы крепления стойки к самолету.

По этому признаку различают консольную и подкосную схемы крепления стоек.

При консольной схеме стойка жестко закрепляется (защемляется) в верхнем узле крепления и в силовом отношении представляет собой работающую на изгиб консольную балку. Жесткая заделка обеспечивается запиранием стойки в выпущенном положении механическим замком той или иной конструкции. Защемление неубирающейся стойки обеспечивается конструкцией узла ее крепления.

Основной недостаток данной схемы заключается в том, что в корневой части стойка воспринимает большие изгибные нагрузки, сильно увеличивающие ее массу.

В подкосной схеме стойка (1) снабжается дополнительными подкосами (2) в одной или двух плоскостях, которые существенно снижают изгибающие моменты в корневой части стойки и, как правило, обеспечивают общий выигрыш в массе шасси.

Подкосы для обеспечения уборки могут быть складывающимися. В качестве подкоса иногда используются подъемники шасси. В обоих случаях должна обеспечиваться надежная фиксация стойки в выпущенном положении. Подкосная схема кроме выигрыша в массе конструкции, обеспечивает и более жесткое закрепление стойки к самолету, что благоприятно сказывается на устранении некоторых видов автоколебаний стоек, возникающих при движении самолета по земле. Схема подкосного шасси получила самое широкое распространение на современных самолетах.

Схемы размещения амортизаторов.

В зависимости от расположения амортизатора относительно силового элемента опоры - стойки, различают телескопическую (а), рычажную (б и в) и полурычажную (г) схемы стоек.

Телескопическая (а) стойка объединяет в себе силовой элемент - трубчатую стойку и амортизатор. Труба стойки выполняет роль цилиндра амортизатора, внутрь которого входит шток с поршнем, образуя с цилиндром телескопическую пару. На нижнем конце штока подвешиваются колеса. Чтобы исключить вращение штока в цилиндре оба этих элемента соединяются двухзвенником (шлиц-шарниром), обеспечивающим только поступательное движение штока в цилиндре при действии осевой сжимающей нагрузки. К недостаткам этой схемы следует отнести отсутствие амортизации боковых нагрузок и нагрузок переднего удара, а также большое трение в буксах и уплотнении амортизатора при действии этих нагрузок. Частичную амортизацию переднего удара при этой схеме можно обеспечить, придав стойке некоторый угол наклона в продольной плоскости, параллельной плоскости симметрии самолета. Большего участия амортизатора в восприятии силы переднего удара можно получить, используя качающуюся телескопическую схему стойки. В этой схеме стойка шарнирно подвешивается в верхнем узле крепления и фиксируется в выпущенном положении жестким подкосом, присоединенным спереди к среднему шарниру двухзвенника. При переднем ударе в колеса усилие в подкосе заставляет обжиматься амортизатор, что обеспечивает снижение нагрузок и более мягкую передачу энергии переднего удара на конструкцию шасси и самолета. При обжатии амортизатора происходит поворот (качание) стойки относительно верхнего шарнира, чем и объясняется название данной схемы.

Рычажная схема стойки характерна тем, что колеса в этом случае закрепляются на рычаге, который шарнирно крепится к стойке или фюзеляжу.

Шток амортизатора соединяется с рычагом пространственным шарниром, что полностью исключает передачу на амортизатор изгибающих моментов и обеспечивает идеальные условия для работы уплотнения и букс амортизатора. Используются такие разновидности рычажных стоек:

- рычажная стойка с внутренним амортизатором, который размещен внутри стойки (б);

- рычажная стойка с выносным амортизатором, закрепленным снаружи стойки (а);

- рычажная схема без стойки (г).

Кроме улучшения условий работы амортизатора, рычажная схема обеспечивает амортизацию переднего удара, при котором происходит поворот рычага и обжатие амортизатора.

Полурычажная схема (в) представляет собой комбинацию телескопической и рычажной стоек. В этой схеме рычаг с колесами шарнирно подвешивается не к стойке, а к штоку амортизатора, и между рычагом и стойкой спереди с помощью двух шарниров устанавливается дополнительное звено - серьга, обеспечивающая обжатие амортизатора при нагружении колес. Амортизатор включается в работу и при вертикальной нагрузке, и при переднем ударе в колеса, однако сама сила переднего удара передается на шток и вызывает его изгиб.

Схема крепления колес.

Крепление колес к штоку амортизатора или к рычагу может выполняться с помощью вилки, полувилки, полуоси или двух полуосей.

Размещение более четырех колес на одной оси сильно затрудняет маневрирование самолета и размещение колес в убранном положении. Поэтому для четырех и более колес на одной опоре обычно используются многоколесные тележки, рассчитанные на размещение четырех, шести или восьми колес на двух или трех осях. Оси колес устанавливаются на силовом элементе - раме тележки. Крепление осей к раме может быть неподвижным или подвижным (в подшипниках скольжения) в зависимости от способа передачи тормозных моментов с колес на стойку.

Для выравнивания нагрузок между осями тележка подвешивается к стойке шарнирно, что требует установки дополнительного стабилизирующего амортизатора, задающего положение тележки относительно стойки и демпфирующего колебания тележки относительно шарнира.

Использование многоколесных тележек шасси требует особого способа передачи тормозных моментов колес на стойку. Если тормозные моменты колес передавать на оси тележки, то рама тележки под действием этих моментов будет поворачиваться относительно шарнира тележки, увеличивая нагрузку на передние колеса и разгружая задние.

Это приводит к неравномерному износу колес и снижает эффективность торможения на пробеге. Чтобы исключить влияние тормозных моментов на перераспределение нагрузки между осями колес эти моменты обычно не передаются на раму тележки. В этом случае корпус тормоза устанавливается на оси подвижно (или ось вместе с корпусом тормоза шарнирно закрепляются в раме) и удерживается от вращения при торможении специальной тягой, закрепленной на стойке (штоке амортизатора) выше или ниже шарнира подвески тележки. Расположение такой тормозной тяги должно подчиняться простому правилу - ось тяги должна быть направлена в точку пересечения линии, проходящей через ось шарнира тележки и ось колеса, с линией земли при обжатых пневматиках колес. Если шарнир тележки и оси колес расположены на одной горизонтали, то тормозная тяга располагается горизонтально.

Особенности крепления передних колес.

Особенности конструкции передних опор шасси связаны с необходимостью обеспечения управляемости самолета при движении по земле. С этой целью для передних колес обязательно предусматривается режим свободного ориентирования. Устойчивость движения в таком режиме обеспечивается созданием плеча устойчивости(t), при котором точка касания земли колесами находится позади оси разворота колес.

После отрыва самолета от земли свободноориентирующиеся колеса должны автоматически устанавливаться в нейтральном положении в плоскости симметрии самолета. Для этого в конструкции передней опоры предусматривается специальный механизм установки колес в нейтральное положение. Один из них показан на рисунке. В этом амортизаторе имеется пара профилированных кулачков, один из которых связан со штоком (верхний), а другой - с цилиндром. После отрыва от земли давлением зарядки амортизатора шток выдвигается наружу и верхний кулачек, скользя по нижнему неподвижному кулачку, устанавливает шток и колеса в нейтральное положение.

При движении самолета по земле с большой скоростью деформация колес и стоек под нагрузкой вызывают резкие развороты колес в обе стороны.

Такие автоколебания передних стоек получили название «шимми». Для исключения "шимми" передние колеса снабжаются специальными гидравлическими демпферами. При развороте колес движение передается на поршень или лопатки этого демпфера, которые перегоняют жидкость из одной полости в другую через малые калиброванные отверстия.

При быстрых колебательных движениях колес сопротивление жидкости резко возрастает, что исключает развитие автоколебаний. При маневрировании самолета скорость разворота колес мала и демпфер не оказывает существенного влияния на рулежные качества самолета.

На тяжелых самолетах, на самолетах с велосипедным шасси передние опоры снабжаются системой принудительного разворота колес по командам летчика. При отключении этой системы колеса переходят в режим свободного ориентирования.

Основные опорные элементы шасси.

В качестве опорных элементов шасси у современных сухопутных самолетов наибольшее распространение получили авиационные колеса. На главных опорах колеса обязательно снабжаются тормозами. Хвостовые опоры, вспомогательные опоры велосипедного шасси и большинство передних опор используют нетормозные колеса.

Авиационные колеса.

Колеса служат для движения самолета по земле. Колесо состоит из пневматика, корпуса и тормоза.

Пневматики.

Пневматик состоит из покрышки и камеры, устанавливаемых на корпусе колеса. Камера 4 с вентилем 5 помещается внутри покрышки.

Через вентиль в камере создается давление зарядки p0. В последнее время все большее распространение получают пневматики бескамерные, у которых герметизируется объем между покрышкой и корпусом колеса. В таком пневматике покрышка изнутри покрывается

герметизирующим слоем резины 7. Многослойный каркас пневматика 3 изготавливается из высокопрочного корда, состоящего из синтетических или стальных нитей. В борта каркаса заделываются кольца жесткости 6, изготавливаемые из стальной проволоки. Снаружи каркас покрывается защитным слоем резины 2. По ободу пневматика накладывается протектор 1 из высококачественной резины. Протектор снаружи для увеличения сцепления с поверхностью аэродрома имеет канавки определенного рисунка. Не тормозные колеса могут изготавливаться с гладкой поверхностью. На пневматиках, используемых зимой, для повышения сцепления с грунтом могут устанавливаться металлические шипы. Канавки на поверхности пневматика обеспечивают выдавливание воды из-под него при движении по мокрому аэродрому, исключая тем самым, режим аквапланирования (всплывания) колес на большой скорости.

Пневматики характеризуются:

- габаритными размерами;

- наружным диаметром D;

- наибольшей шириной B;

- формой поперечного сечения:

-баллонные,

-арочные,

-круглые,

- давлением зарядки:

-высокого давления - больше 1,5 МПа,

-среднего давления - 1 - 1,5 МПа,

-низкого давления - 0,5 - 1 МПа,

-сверхнизкого давления - менее 0,5 МПа.

С увеличением давления зарядки p0 уменьшаются габариты и масса пневматика, увеличивается допустимая нагрузка на колесо, но ухудшается его проходимость - растет требуемая прочность грунта или покрытия ВПП аэродрома.

Корпус колеса.

Корпус колеса (6) изготавливается литьем из алюминиевого или титанового сплава. В последнее время появились колеса с корпусами из двух штампованных половин, соединяемых болтами. В ступицу корпуса с двух сторон запрессовываются радиально-упорные подшипники.

Подшипники защищаются от грязи специальным уплотнением 1. Между подшипниками вставляется регулируемая распорная втулка 2, тарируемая на определенную затяжку подшипников. Пневматики монтируются на корпус и фиксируются на нем двумя ребордами 3 и 4, одна из которых (4) - съемная, состоит из двух половин, которые соединяются специальными замками 5.

Внутри корпуса колеса устанавливаются тормоза (7). В зависимости от типа тормоза к внутренней поверхности корпуса крепятся стальные оребренные тормозные рубашки или

устанавливаются шлицы (8) для тормозных дисков

Дата добавления: 2014-12-08