Работа 6. Колеса, тормоза, амортизаторы

Общие сведения

Колеса являются наиболее распространенными элементами шасси и служат для обеспечения движения самолета по аэродром во время рулежки, взлета и посадки. Они делятся на тормозные и нетормозные. Тормозные колеса устанавливаются на основных опорах, а у некоторых самолетов и на передних опорах шасси.

Колесо состоит из пневматика и корпуса (барабана), внутри которого у тормозных колес расположен тормоз.

Пневматики обеспечивают необходимую проходимость самолета и некоторую амортизацию ударов. Они могут быть камерными, состоящими из покрышки и камеры, и бескамерными. Для повышения прочности и долговечности покрышка изготавливается многослойной, состоящей из корда, армированного металлическими ребрами жесткости, и протектора.

Пневматики различают в зависимости от внутреннего давления на полубаллонные (низкого давления, до 0,5 МПа), арочные (среднего давления, до 0,7 МПа), высокого давления (до 1,5 МПа) и сверхвысокого давления (до 2 МПа) Пневматики низкого давления применяют на самолетах, базирующихся на грунтовых аэродромах, а пневматики высокого давления - на скоростных самолетах, базирующихся на аэродромах с бетонным покрытием. Пневматик нагружается силами внутреннего давления, реакциями земли на контактную площадь, центробежными силами. Для современных пневматиков предельная скорость качения составляет 350 - 400 км/ч.

Упругие характеристики пневматика определяются соотношением величины обжатия пневматика δ от усилия, действующего на колесо Р_к. Отношение максимально допустимого усилия на колесо к стояночному усилию называется грузоподъемностью колеса (n_гр=3…4).

Пневматик монтируется на корпус колеса (барабан), изготавливаемый из магниевых, алюминиевых или титановых сплавов. Последние применяются для колес с тормозами большой энергоемкости и, следовательно, высокой температурой нагрева. Барабан, крепится на оси колеса с помощью радиально-упорных подшипников. Внутренняя часть барабана используется для размещения тормоза. Устанавливается пневматик на барабане между ребордами. Для удобства монтажа одна из реборд обычно делается съемной.

Тормоза авиаколес служат для торможения самолета при опробовании двигателя на земле, при маневрировании самолета по аэродрому и, главное, для сокращения длины пробега после посадки. Кроме того, для сокращения длины пробега после посадки могут использоваться тормозные парашюты, тормозные щитки, реверс тяги двигателей или уменьшение шага лопастей винтов. Для палубных самолетов, самолетов, совершающих посадку на малых сухопутных аэродромах, могут использоваться специальные аэродромные тормозные устройства. Тормоза поглощают основную (до 70%) долю кинематической энергии самолета при его посадке, преобразуя ее в тепловую энергию, возникающую при трении тормозных элементов. Величина поглощаемой энергии оценивается энергоемкостью тормозов.

Конструкция тормоза должна обеспечивать необходимую величину тормозного момента, рассеивание выделяемого при торможении тепла, плавность действия и быстродействие, минимальный вес, удобство в эксплуатации, надежность и долговечность.

На самолетах применяются три типа тормозов авиаколес; колодочный, камерный и дисковый. На современных скоростных и тяжелых самолетах используются камерные и дисковые тормоза, обладающие большой энергоемкостью.

Для предотвращения полного затормаживания колес (юза) современных самолетах устанавливаются автоматы торможения, которые осуществляют растормаживание колес в случае их резкого прекращения вращения. Этим обеспечивается эффективность торможения и сохранность пневматиков.

Амортизаторы служат для поглощения и рассеивания энергии ударов при посадке и движении самолета по аэродрому.

В зависимости от применяемого рабочего тела амортизаторы могут быть жидкостно-газовые, жидкостные, пружинно-фрикционные, резиновые и другие. На большинстве самолетов в настоящее время применяются жидкостно-газовые амортизаторы, которые по конструктивным схемам разделяются на плунжерные, поршневые и камеры. Наибольшее распространение получили плунжерные амортизаторы.

Основными частями плунжерного амортизатора являются цилиндр, шток и плунжер, которые изготовляются из высокопрочной легированной стали.

Упругим элементом, обеспечивающим возвращение амортизатора в исходное положение, является газ, чаще всего азот. В качестве жидкости, рассеивающей энергию удара, применяется специальное масло или спиртоглицериновая смесь. Для обеспечения лучших характеристик работы в конструкции амортизаторов устанавливается игла, изменяющая площадь проходного сечения жидкости, либо гильзы с профилированными прорезями. Для этих же целей устанавливают плавающий клапан, обеспечивающий дополнительное торможение жидкости на прямом или /чаще/ на обрат­ном ходе штока.

Зависимость усилия, действующего на шток амортизатора, от хода штока представляют в виде диаграммы работы амортизатора, по характеру которой судят об основных параметрах амортизации.

Конструктивное совершенство амортизатора оценивают по величине коэффициента полноты диаграммы (η =0,65…0,75) и величине коэффициента гистерезиса, показывающего долю работы амортизатора, превращенную в тепло (ξ= 0.5…0,6).

В конструкциях опор с рычажной навеской колес, особенно на тяжелых самолетах, широкое применение получили жидкостные амортизаторы, работающие при значительных давлениях жидкости (300-400 МПа).

Эти амортизаторы более компактны и легче жидкостно-газовых. Однако при таких давлениях сложно обеспечить надежную работу уплотнителей. Кроме того, характеристики амортизатора меняются с изменением температуры окружающего воздуха.

Амортизаторы шасси вертолетов имеют ряд особенностей. У них меньше усилие предварительной затяжки, увеличено торможение на обратном ходе. Для предохранения от перегрузок устанавливают специальные клапаны.

На вертолетах находят широкое применение двухкамерные амортизаторы, между камерами высокого давления которых устанавливают пружинный демпфер. Эти особенности вызваны тем, что кроме восприятия энергии ударов вертолета о землю при посадке амортизаторы должны также демпфировать автоколебания вертолета (земной резонанс).

Содержание работы

1. Охарактеризовать колеса шасси заданных летательных аппаратов (по указанию преподавателя).

2. Сделать эскизы авиаколес, поясняющие их конструкцию. Показать силы, действующие на колесо.

3. Охарактеризовать тормоза заданных летательных аппаратов.

4. Дать схемы тормозов авиаколес, имеющихся в лаборатории.

5. Охарактеризовать амортизаторы заданных шасси (по указанию преподавателя).

6. Дать схемы амортизаторов и эскизы их элементов, поясняющие конструкцию.

Указания к выполнению работы

1. В характеристике колес указывается их тип согласно принятой классификации, дается описание их конструкции, определяются размеры колес (наружный диаметр D и ширина пневматика В). Кроме того, необходимо дать обоснование использования данного типа колес на заданном летательном аппарате.

2. Эскизы авиаколес дополняют описание их конструкции; делаются приблизительно в масштабе 1:5 или 1:10 и сопровождаются спецификацией основных деталей конструкции. Для показа действующих на колесо сил делается отдельный упрощенный рисунок колеса.

3. При характеристике тормозов указывается их тип, принцип работы, описывается конструкция, дается анализ их преимуществ по сравнению с другими типами тормозов. Необходимо также дать обоснование применения данного типа тормозов на конкретном летательном аппарате.

4. На схемах показываются основные детали тормозов, необходимые для пояснения принципа их работы.

5. В характеристике амортизаторов указывается их тип, описывается конструкция и принцип работы. Строится типовая диаграмма работы амортизатора с необходимыми пояснениями. Делается сравнение амортизатора данной конструкции с другими типами амортизаторов.

6. При описании работы жидкостно-газового амортизатора необходимо рассмотреть случаи как правильной, так и неправильной зарядки их воздухом или газом и жидкостью.

7. Эскизы делаются для пояснения принципа работы и конструкции амортизатора. Основным видом является продольный разрез амортизатора с указанием основных деталей. В увеличенном масштабе показываются некоторые основные узлы (конструкция букс, обратного клапана и другие).

8. При описании амортизаторов и колес передней ноги шасси следует отразить особенности их нагружения.

9. Для самолетов, летающих с большими скоростями, необходимо описать принцип работы и конструкцию воздушных тормозов. При этом следует иметь в виду, что аэродинамическая сила их уменьшается при пробеге.

10. Конструкция и работа тормозов, установленных на лыжной опоре, изучается по образцу, имеющемуся в лаборатории.

Вопросы для самопроверки

1. Типы и конструкция колес.

2. Особенности конструкции и применения пневматиков разных типов.

3. Нагружение пневматика и его упругие характеристики.

4. Что понимается под грузоподъемностью колеса? По каким условиям определяют размеры колес?

5. Особенности конструкции барабанов авиаколес.

6. Как зависят стояночная и максимально допустимая нагрузки на колесо от давления зарядки пневматика?

7. Основные требования к тормозам авиаколес.

8. Типы применяемых тормозов, особенности их применения.

9. Назначение автоматов торможения.

10. В каких условиях уменьшается эффективность тормозов и какие дополнительные средства торможения используются для сокращения длины пробега?

11. Назначение амортизаторов и их типы.

12. Какие амортизаторы применяются для амортизации шасси?

13. Как работает жидкостно-газовый амортизатор при неправильной зарядке жидкостью и газом?

14. Для чего в амортизаторах устанавливают клапаны торможения, профилированные иглы?

15. О каких характеристиках амортизатора можно судить по диаграмме его работы?

16. За счет какой энергии осуществляется обратный ход жидкостного амортизатора ?

17. Особенности конструкции жидкостного амортизатора.

18. Особенности работы амортизаторов шасси вертолетов.

19. Особенности конструкции амортизаторов шасси вертолетов.