Ход работы
Каждая бригада студентов получает индивидуальное задание, по которому работает в дальнейшем; готовит фотоматериал, анализирует конструктивно-технологические особенности агрегата с учетом его расположения и условий эксплуатации; выполняет сборочный чертеж со спецификацией и чертеж детали (на основе проведенных замеров реальной конструкции) в соответствии с требованиями ЕСКД. Оформляет отчет установленного образца (Приложение 1), графический материал и иллюстрации (Приложение 2).
Список заданий, выносящихся на лабораторное занятие:
Система управления рулем направления самолета «Ан-24».
Система управления рулем высоты самолета «Ан-24».
Система управления элеронами самолета «Ан-24».
Система управления выпуском-уборкой закрылков самолета «Ан-24».
Система управления рулем направления самолета «МиГ-23».
Система управления рулем высоты самолета «МиГ-23».
Система управления выпуском и уборкой закрылков самолета «Міг-23».
Контрольные вопросы:
1. Назначение оперения и выполняемые им функции.
2. Как элементы оперения обеспечивают устойчивость, балансировку и управляемость?
3. Особенность цельноповоротного горизонтального оперения. Чем обусловлено его использование?
4. Назначение аэродинамической и массовой компенсации элементов управления.
5. Виды нагрузок и деформаций оперения.
6. Типичная конструктивно-силовая схема горизонтального и вертикального оперения.
7. Стыковые узлы оперения.
8. Конструктивно-силовые схемы рулей высоты и направления.
9. Назначение и конструкция кронштейнов навески рулей к килю и стабилизатору.
10. Конструктивные особенности переставных стабилизаторов.
11. Назначение силовых элементов оперения.
Список рекомендованной литературы
Проектування та конструювання ЛА. Проектування та конструювання ЛА-2. Конструювання ЛА: [текст]: метод. вказівки до виконан. курс. проекту для студ. за напрямом підготов. 6.051101 «Авіа- та ракетобудування» / Уклад. В. В. Сухов, О. М. Масько. – К. : НТУУ «КПІ», 2011. – 76 с.
Кривцов В. С. Інженерні основи функціонування і загальна будова аерокосмічної техніки. Ч. 2. / В. С. Кривцов, Я. С. Карпов, М. М. Федотов.– Х. : ХАІ, 2002. – 723 с.
Житомирский Г. И. Конструкция самолетов: Учебник / Г. И. Житомирский. – М. : Машиностроение, 1991. – 400 с.
Лабораторное занятие №7 Конструктивно-технологические особенности шасси самолетов
Цель лабораторного занятия. Детально изучить конструктивно-силовую схему шасси самолета. Выяснить функциональное назначение и типовую конструкцию основных силовых элементов. провести анализ действующих нагрузок и элементов, воспринимающих эти нагрузки.
Место проведения: учебный класс, стендовый зал. Общий объем: 2 часа.
Теоретические сведения
Рассмотрим нагрузки,
действующие на стойки шасси (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Схемы нагрузок шасси самолета: а – посадка на три точки; б – торможение; в – передний удар; г – посадка со сносом; 1 – центр масс
На стоянке – это силы реакции земли, они направлены вверх вертикально и равны весу самолета. При движении самолета по ВПП на них действуют опорные нормальные силы и силы трения. Величина сил трения зависит от нагрузки на колесо, состояния и вида покрытия ВПП. В процессе разбега при достижении определенной скорости с помощью руля высоты передняя стойка отрывается от ВПП. При этом резко
возрастает угол атаки крыла, подъемная сила увеличивается и стойки разгружаются.
При отрыве Y = mg, и нагрузка на стойки равна нулю. Нагрузка на стойки при взлете небольшие, и поэтому прочность их элементов на этом режиме не определяют. Внешние нагрузки на шасси могут быть как статическими, так и динамическими. Однако основными расчетными нагрузками являются динамические. С их учетом определяют прочность не только самих элементов конструкции шасси, но и тех элементов, к которым крепят шасси. Размеры и направление нагрузок определяют в основном условиями и характером посадки. например, грубая посадка одновременно на три опоры – вертикальный удар, или посадка со сносом. Кроме того, влияет и состояние поверхности аэродрома (наезд на неровности, лобовой удар и др.). На нагрузки влияют также взлетно-посадочные характеристики самолета, конструктивно-силовые схемы опор, тип опорных элементов, характеристики амортизационной системы и т.д.
Расчетные случаи нагрузки шасси определяются АП. Укажем несколько случаев расчетных случаев, которые отвечают самым нагрузкой на стойки шасси (рис. 7.1). Все эти случаи приведены в нормах АП, согласно которым определяют направление внешней нагрузки, коэффициент эксплуатационной перегрузки шасси ne и коэффициент безопасности f.
Основные составляющие элементы шасси.
В зависимости от назначения, характера нагрузки и выполняемой работы различают следующие основные элементы шасси (рис. 7.2):
- Опорные элементы (колеса, лыжи, поплавки)
- Силовые элементы;
- Элементы кинематики и управления;
- Амортизирующие устройства.
Отдельные элементы могут выполнять как одни, так и другие функции.
Рис. 7.2. Стойки шасси: а – элементы конструкции основной стойки шасси: 1 – узлы крепления шасси к силовому шпангоуту фюзеляжа; 2 – механизм разворота тележки; 3 – двухзвенник (шлиц-шарнир); 4 – задний тормозной рычаг; 5 – тяги механизма разгрузки передних колес; 6 – балка тележки; 7 – передний тормозной рычаг; 8 – стабилизирующий амортизатор; 9 – подкос; 10 – подъемники; б – общее строение основной и носовой стойки самолета Ту-22М
Амортизаторы состоят из амортизатора стойки, пневматика колеса и гасителей колебаний «шимми», которые чаще совмещены с цилиндрами поворота стойки. На стойках с тележками дополнительно устанавливают стабилизирующий амортизатор. Он поглощает и частично рассеивает энергию ударов ЛА на землю, уменьшает действующие нагрузки и препятствует возникновению колебаний при посадке и движении по ВПП.
Силовые элементы воспринимают и передают внешние нагрузки (поперечную и продольную силы, изгибающие и крутящий момент) на планер самолета. Например, к ним относят цилиндр амортизационного стойки, подкос с двумя звеньями, вилку колеса и узлы крепления стойки к фюзеляжу.
Элементы кинематики и управления выполняют подъем и
выпуск стойки и поворот колеса. Выпуск и уборку стойки чаще всего выполняют гидроподъемники. В выпущенном положении стойка удерживается подкосом и фиксируется замками. После уборки стойка фиксируется другим замком. Колесо (или вся стойка) вращается гидравлическими цилиндрами поворота.
Колеса предназначены для передвижения ЛА по ВПП и воспринимают часть энергии ударов. Их подразделяют на тормозные и не тормозные. НЕ тормозные колеса устанавливают на задних опорах, вспомогательных подкрыльных опорах, на носовых опорах легких самолетах.
Основными частями каждого колеса являются: барабан (корпус, ступица), авиашин-пневматик и тормозное устройство (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Конструкция колеса: 1 – камера; 2 – покрышка; 3 – тормоз; 4, 10 – штуцеры; 5 – подшипники; 6 – ось; 7 – тормозное кольцо; 8 – тормозные колодки; 9 – тормозная камера; 11 – барабан
Барабан изготавливают чаще всего литым из магниевого, алюминиевого или титанового сплавов. Иногда применяют штампованные барабаны.
Они нагружены большими радиальными силами и подвергаются значительному тепловому нагреву при торможении. Отвод теплоты происходит вследствие высокой теплоемкости материала барабана и наличия специальных ребер охлаждения на его поверхности.
Пневматик состоит из покрышки и камеры, в которую накачан воздуха или только покрышки в бескамерной варианте. Покрышка имеет силовой каркас (корд), который изготовлен из слоев капроновых или нейлоновых нитей. Защитным слоем является протектор из высокопрочной вулканизированной резины. Протектор имеет рифление для лучшего сцепления с поверхностью ВПП. НЕ тормозные колеса могут и не иметь рифления.
Протекторы специальной формы могут выполнять и дополнительные функции – защиты покрышки от раскаленных газов двигателя (с ребордой) или уменьшения вероятности появления колебаний. Начальное давление в пневматиках колеблется в пределах от 0,25 (пневматик низкого давления) до 1,5 МПа (пневматик высокого давления). Пневматики с более высоким давлением имеют меньшие размеры, и их применяют на самолетах, взлет и посадка которых происходит на ВПП с твердым покрытием. Снижение давления в пневматике повышает их проходимость по нетвердой почве из-за уменьшения удельного давления на покрытие. Это давление примерно равно давлению в пневматике. Пневматики низкого давления применяют на самолетах, взлет и посадка которых предусмотрена на ВПП без твердого покрытия.
Колеса ЛА подбирают по каталогам зависимости от стоечной нагрузки. Наиболее распространенными размерами пневматиков являются: диаметр 600 ... 1600 мм, ширина - 200 ... 500 мм.
Тормоза предназначены для поглощения части кинетической энергии. За время посадочного пробега 15 ... 30 с требуется рассеять очень большую энергию движения. Часть энергии тратится на аэродинамическое сопротивление, часть – на сопротивление колес качению, а большая часть (более 70%) рассеивается в виде теплоты тормозами. Использование колес с тормозами позволяет сократить длину пробега самолета и резко уменьшить размеры аэродрома, стоимость каждого квадратного метра которого является значительной. Тормоза улучшают маневренность на земле, позволяют испытывать двигатели без подкладывания колодок.
Повышения эффективности торможения достигают установкой автоматов, которые предупреждают скольжение колес по ВПП (юз), что, в свою очередь, уменьшает длину пробега и износ пневматиков. Тормозные устройства колес бывают колодочные, дисковые и камерные. Их приводы могут быть гидравлическими, электрическими, воздушными и механическими. Для контроля работы системы торможения в кабине установлены соответствующие приборы и световая сигнализация. Для посадки на водную поверхность или ледовые (снежные ВПП) вместо колес применяют специальные опорные элементы (рис. 7.4).
Рис. 7.4. Опорные элементы ЛА: а – для взлета и посадки на снежные и ледяные ВПП; б – на водную поверхность: 1 – редан; 2 – поплавок; 3 – руль