3.4.2.1. Жидкостно-газовый амортизатор

Основными элементами жидкостно-газового амортизатора являются цилиндр 1, поступательно перемещающийся в нем шток 2, плунжер 3, профилированная игла 4, клапан торможения 6, пакет уплотнений 7, обеспечивающий герметизацию внутреннего объема амортизатора. Шток опирается на цилиндр бронзовыми буксами. Верхняя букса 5 связана со штоком и перемещается вместе с ним, а нижняя закреплена неподвижно в нижней части цилиндра. Амортизатор через специальные клапаны заливается до определенного уровня жидкостью и заряжается сжатым азотом до начального давления р_о.

При действии сжимающих нагрузок шток входит в цилиндр, объем газовой камеры уменьшается, а давление в ней и нагрузка на штоке возрастают. Жидкость из нижней полости штока перетекает в верхнюю полость цилиндра через кольцевую щель между иглой и плунжером, испытывая при этом большое сопротивление. Далее жидкость через отверстия в буксе 5 проходит в кольцевую полость между штоком и цилиндром. Кольцевой клапан 6 при этом опускается вниз и открывает свободный проход для жидкости. Приложенная к штоку сила Р на прямом ходе затрачивается на сжатие газа Р_г, преодоление сил сопротивления перетеканию жидкости Р_ж, сил трения в буксах и уплотнениях Р_т и сил инерции Р_ин движущихся со штоком элементов.

Р_п.х. = Р_г + Р_ж + Р_т + Р_ин.

Работа сил инерции невелика и ими можно пренебречь.

На рисунке показан характер изменения перечисленных сил в зависимости от перемещения штока  при обжатии амортизатора. Давление газа и сила Р_г определяются политропой с показателем к = 1,1 - 1, 2. Р_го - сила, создаваемая давлением начальной зарядки амортизатора. Сила сопротивления перетеканию жидкости прямо пропорциональна квадрату отношения скорости штока к площади проходных отверстий для жидкости. Заштрихованные на этом рисунке площади показывают величины энергии, поглощенной каждой из перечисленных сил. Полная работа, поглощенная амортизатором, равна сумме А = А_г + А_ж + А_т. Ее можно выразить через максимальные усилие Р_max и перемещение штока _max Работа сил трения и жидкости превращается в теплоту и рассеивается, а работа, затраченная на сжатие газа, аккумулируется и возвращается самолету на обратном ходе. При обратном ходе штока, который происходит с меньшей скоростью, жидкость перетекает в обратном направлении. Кольцевой клапан поднимается жидкостью вверх и резко уменьшает площадь проходных отверстий в буксе 5 , что обеспечивает рассеивание энергии на обратном ходе. Изменение усилия Р_г на обратном ходе происходит по той же самой политропе, что и на прямом ходе. Силы трения и сопротивления жидкости вычитаются из усилий, создаваемых газом Р = Р_г - Р_ж - Р_т. Работа сил трения и сопротивления жидкости и на обратном ходе переходит в тепловую и рассеивается.

На диаграмме работы амортизатора площадь между кривыми прямого и обратного хода показывает полную рассеянную амортизатором работу А = А₁ - А₂ (петля гистерезиса). У современных амортизаторов полная рассеянная работа составляет 50 - 60 % от поглощенной на прямом ходе энергии А₁. Полная поглащенная энергия удара при посадке А_деф при опускании центра масс самолета на величину Н^э за счет деформаций амортизатора, пневматиков колес и конструкции определит максимальную нагрузку на колеса Р_кэ. При грубой посадке с повышенными вертикальными скоростями сопротивление жидкости резко возрастает, что приводит к увеличению расчетных нагрузок на амортизаторе - появлению пиковых перегрузок (f). Для устранения этого недостатка были разработаны двухкамерные жидкостно-газовые амортизаторы.