3.4.2. Амортизаторы шасси

Во время посадки самолет с посадочной массой m_пос подходит к земле с некоторой вертикальной скоростью V_y . Кинетическая энергия вертикального движения самолета А = (m_пос V_y²)/2 должна быть поглощена в процессе соударения с землей теми частями самолета, которые деформируются под действием ударных нагрузок. За счет этих деформаций центр масс самолета опускается вниз к земле или, можно считать, что колеса перемещаются относительно центра масс самолета вверх под действием вертикальной реакции земли P. В конце удара вертикальная скорость самолета падает до нуля, силы реакции земли возрастают до максимальной величины Р_max, а работа этих сил на полном перемещении колес относительно центра масс самолета Н_max будет равна полной кинетической энергии удара А. Величина Р_max определяет перегрузку и расчетные нагрузки для всех элементов самолета при посадке. Для их уменьшения всегда желательно снижать величину Р_max, а это возможно только за счет увеличения перемещения Нmax в процессе соударения самолета с землей. С этой целью в конструкцию шасси включают специальные элементы - амортизаторы, основное назначение которых заключается в увеличении деформаций опор самолета и увеличения Н_max. Кроме амортизаторов, на перемещение центра масс самолета при ударе существенно влияют деформации пневматиков колес. Упругие деформации конструкции - крыла, фюзеляжа и пр. мало влияют на перемещение Н_max и ими обычно пренебрегают. Таким образом, основным свойством, которым должен обладать амортизатор, является его упругость - способность деформироваться под нагрузкой. В процессе удара пневматики колес и амортизаторы, деформируясь, поглощают (аккумулируют) всю энергию удара А. В конце удара, когда скорость V_y полностью погашена, сила Р_max, действуя на самолет, начинает перемещать его вверх и возвращать накопленную в пневматиках и амортизаторах энергию обратно самолету. Энергия, накопленная пневматиками, практически полностью возвращается самолету на обратном ходе. Если бы и амортизаторы всю накопленную энергию возвращали самолету на обратном ходе, то самолет снова отрывался бы от земли и совершал бы такие подскоки достаточно долго. Чтобы этого не происходило, в конструкции амортизатора обязательно предусматривается возможность уменьшения усилий, а, следовательно, и возвращаемой самолету на обратном ходе энергии. В результате - амортизатор часть энергии удара рассеивает, превращая ее обычно в теплоту, полностью исключая повторные подскоки самолета при посадке. Отсюда следует, что вторым важнейшим свойством амортизатора является его способность рассеивать энергию удара, превращая ее в тепло. Упругие свойства амортизатора обеспечиваются включением в его конструкцию специальных упругих тел или элементов - резины, стальных пружин, рессор, газа, жидкости. По удельной (на единицу массы) энергоемкости наиболее выгодными из них являются газ и жидкость, которые используются в жидкостно-газовых и жидкостных амортизаторах, получивших самое широкое применение на современных самолетах. Жидкость в этих амортизаторах обеспечивает рассеивание энергии за счет ее перетекания с большим сопротивлением из одной полости в другую, что сопровождается нагревом жидкости и переводом механической энергии в тепловую.