Контрольные вопросы и задания

1. Определите назначение и виды систем управления самолетом.

2. Укажите назначение и варианты конструкций ручного и ножного управления.

3. Перечислите последовательность расчета на прочность элементов управления.

4. Какие требования предъявляются к системам управления самолетом?

5. В чем заключаются особенности систем управления с усилителями?

Глава 14 Шасси самолета

14.1. Схемы шасси и геометрические характеристики

Для устойчивого положения самолета на земле необходимы минимум три опоры. В зависимости от расположения опор относительно центра тяжести самолета различают следующие схемы шасси (рис. 14.1): с хвостовой опорой, с передней опорой, велосипедное шасси. У шасси с хвостовой опорой основные опоры расположены впереди ЦТ самолета симметрично относительно его продольной оси, а хвостовая опора – позади центра тяжести.

1

φ₁

1

2

3

ЦТ

G

ЦТ

ЦТ

ЦТ

G

а б

ЦТ

4

1

1

ЦТ

G

в

Рис. 14.1. Схема шасси:

а – с хвостовой опорой; б – с передней опорой; в – велосипедное шасси;

1 – основные колеса; 2 – хвостовое колесо; 3 – носовое колесо; 4 – подкрыльные колеса

У самолета, оснащенного шасси с передней опорой основные опоры расположены позади ЦТ самолета симметрично относительно его продольной оси, передняя опора расположена в плоскости симметрии самолета впереди ЦТ.

У самолетов с шасси велосипедного типа ЦТ находится примерно на равном расстоянии от колес или колесных тележек, которые располагаются в продольной плоскости самолета одно позади другого. Боковые опоры, расположенные на концах крыла, ударную нагрузку при посадке и взлете не воспринимают. Боковые опоры поддерживают крыло при кренах самолета во время стоянки и рулении по аэродрому. Шасси велосипедного типа применяются на самолетах с тонким профилем крыла (шасси убирается в фюзеляж, а небольшие боковые опоры – в крыло).

Наиболее широко применяются на современных самолетах шасси с передней опорой, что объясняется следующими преимуществами:

1) возможность приземлиться на большой скорости по сравнению с самолетами, имеющими шасси с хвостовой опорой, так как при этом носовая стойка предохраняет самолет от «капота» (западания на нос), более энергично тормозятся колеса, предотвращается «козление» самолета (ЦТ располагается впереди основных колес), и при приземлении на основные колеса угол атаки и коэффициент с_y крыла уменьшается;

2) хорошая путевая устойчивость при пробеге и разбеге;

3) горизонтальное положение оси фюзеляжа обеспечивает хороший обзор экипажу, создаются удобства пассажирам, облегчается загрузка самолета, реактивные двигатели помещаются горизонтально и газовая струя не разрушает покрытие аэродрома.

Но схема шасси с передним колесом также не лишена недостатков: сложность передвижения по мягкому и вязкому грунту, так как «зарывается» переднее колесо, большая опасность при посаде с поврежденной передней опорой, большая масса конструкции, трудность обеспечения значительного объема в передней части фюзеляжа для уборки колеса.

Для обеспечения необходимой устойчивости и маневренности самолета во время движения его по взлетно-посадочной полосе опорные точки шасси должны быть размещены на определенном расстоянии друг от друга и от ЦТ самолета. К основным величинам, характеризующим расположение опорных точек самолетов, относятся колея, база, высота шасси, угол стоянки и угол выноса основных колес относительно вертикали самолета (рис. 14.2).

Колея шасси В, т. е. расстояние между центрами площадей контактов основных колес с землей, определяет поперечную устойчивость самолета и легкость маневрирования его по земле. Чем шире колея, тем меньше возможность опрокидывания самолета на крыло и тем лучше управление самолета на земле с помощью тормозов.

Однако устойчивость пути при этом ухудшается, так как самолет становится нечувствительным ко всяким неровностям аэродрома. При недостаточно широкой колее самолет при взлете и посадке с креном может коснуться концом крыла земли. У современных самолетов колея шасси обычно составляет 0,35–0,15 размаха крыла, а колея самолета с небольшим удлинением крыла ( < 4,5) – 0,5 размаха.

б

а

ЦТ

_пос

_пос



_{уст кр}

h

b

а

h

B

l

e

y

θδ

δ

β

λ

Рис. 14.2. Геометрические характеристики шасси с носовой опорой:

а – вид сбоку; б – вид спереди [6]

Высота шасси самолета h – расстояние от земли до ЦТ самолета. Для самолетов с поршневыми и турбовинтовыми двигателями высота шасси выбирается из условия, что при горизонтальном положении базовой линии самолета расстояние от конца лопастей воздушных винтов при полном обжатии пневматиков колес и амортизационных стоек до поверхности аэродрома должно быть не менее 50 см.

У самолетов с газотурбинными двигателями высота шасси принимается минимальной при условии выдерживания угла  в пределах, обеспечивающих посадочный угол атаки крыла _пос. Угол  называют углом опрокидывания. Для самолетов с передним колесом  – угол между плоскостью, касательной к основным колесам шасси и хвостовой опоре, и землей, при стоянке самолета он равен

 = _пос – _{уст кр} – ₁,

где _пос – угол атаки при с_{y пос}; _{уст кр}  _кр – угол установки крыла (стремятся брать равным углу атаки на основном режиме полета самолета), т. е. угол между корневой хордой крыла и базовой линией фюзеляжа; ₁ – стояночный угол самолета.

База шасси b – расстояние между центрами колес основных и передних (хвостовых) опор. Для шасси с передней опорой выгоднее базу делать как можно большей, так как при этом уменьшается опасность опрокидывания самолета через нос. База определяет нагрузку на переднюю или хвостовую опору, и чем больше база, тем нагрузка на вспомогательную опору меньше. База шасси современных самолетов составляет 20–40 % длины фюзеляжа. База шасси с хвостовой опорой особого значения не имеет, она выбирается из условий получения необходимого угла атаки, а также малой нагрузки на хвостовую опору.

Стояночный угол самолета ₁ – угол между продольной осью самолета и горизонтом. Для шасси с передней опорой он составляет 0–4°, а для шасси с хвостовой опорой

₁ = _пос – _кр.

Для шасси с передним колесом большое значение имеет угол выноса шасси назад  – угол между вертикалью и плоскостью, проходящей через ЦТ самолета и точку касания основных колес шасси с землей при необжатых амортизаторах. Этот угол должен быть минимальным для уменьшения нагрузки на переднюю опору, но в то же время достаточным для предохранения от опрокидывания самолета на хвост при любой посадке. Поэтому угол  =  + (1–2)°, где  – угол опрокидывания.

При стоянке между поверхностью аэродрома и опорами самолета возникают реакции взаимодействия. Силы реакции земли (рис. 14.3) направлены вертикально вверх и равны в сумме весу самолета Р_п + 2Р_г = G, где Р_п – стояночное усилие на переднюю стойку; Р_г – стояночное усилие на основную стойку.

ЦТ

Рис. 14.3. Силы реакции земли на самолет

Значения Р_п и Р_г зависят от соотношения расстояний от ЦТ до передней и основных стоек [7]:

a = (0,94–0,88)b; e = (0,06–0,12)b,

где b – продольная база шасси.

Обычно сила, приходящаяся на переднюю стойку, составляет 6–9 % от веса, а на заднюю стойку при схеме шасси с хвостовой опорой приходится 10–15 %.

При движении самолета силы реакции земли действуют наклонно к горизонту. При торможении колес и набегании их на неровности горизонтальная составляющая назад увеличивается, при посадке самолета со сносом или резком его развороте на земле появляются боковые составляющие реакции земли (рис. 14.4), при этом внешняя стойка всегда нагружается больше внутренней.

а б

Рис. 14.4. Движение по земле со сносом самолета [1]:

а – шасси с хвостовой опорой; б – шасси с носовой опорой

Расчетные нагрузки на стойки шасси больше усилий, воспринимаемых на стоянке, так как при приземлении и движении самолета появляются дополнительные инерционные силы. Шасси на прочность рассчитывают с учетом эксплуатационных перегрузок n_э и запаса прочности f. Значения n_э и f в соответствии с нормами прочности могут достигать 2,6–3,5 и 1,5–1,65 соответственно. При посадке самолета на три точки расчетные нагрузки на шасси определяются следующим образом: Р^р_г = n_э f Р_г; Р^р_п = n_э f Р_п.