1.4. Нагрузки на шасси и работа шасси под нагрузкой

Рис. 1.7. Силы действующие на опору

Внешние нагрузки на шасси в виде реакций поверхности аэродрома на основные Р_осн и на переднюю Р_пер опоры ( рис.1.4, а) лобовых Р_х и боковых Рz сил (рис. 1.7, 1.8) возникают в момент приземления самолета, в процессе его движения по аэродрому и при стоянке. Поэтому эти нагрузки могут быть как динамическими, так и статическими. Однако, конечно, основными (расчетными) нагрузками, с учетом которых определяется прочность не только самих элементов конструкции шасси, но и тех элементов, к которым шасси крепятся, являются динамические нагрузки. Их величина и направление определяются в основном условиями и характером посадки (имеется в виду грубая посадка одновременно на три опоры — вертикальный удар или на две основные опоры, посадка со сносом или без сноса, состояние поверхности аэродрома, наезд на неровности и лобовой удар из-за этого и др.), а также ВПХ самолета, КСС опор и типом опорных элементов, характеристиками амортизационной системы и т.д. Для таких элементов конструкции шасси, как, например, механизмы уборки и выпуска с замками убранного и выпущенного положений для створок и щитков, закрывающих пиши шасси расчетными могут оказаться аэродинамические и массовые (инерционные) силы, действующие в полете на эти элементы при эволюциях самолета, а также при выпуске и уборке шасси. Нагрузки на шасси, приложенные к опорным его элементам (колесу, лыже и др.), можно в общем случае представить в виде составляющих сил Р_x, Р_у и Р_z по осям X, Y и Z (рис. 1.7).

Рис. 1.8. Нагрузки, действующие на опору и эпюры Q и M по высоте стойки

Наиболее характерные для эксплуатации случаи нагружения нормированы. Нормами прочности задаются эксплуатационные значения нагрузок сил Р_х, Р_у, Р_z, действующих на опорные элементы со стороны аэродрома в направлении осей Х, Y, Z моментов М_у относительно оси Y и относительно оси колеса М_т (момента торможения). Максимальная вертикальная нагрузка на колеса получается при посадке на все опоры одновременно — случай “грубой” посадки Е_ш. Расчетная величина нагрузки на основную опору в этом случае Р_{осн Е} = Z_K ƒ где Z_к — число колес на опоре; — стояночная нагрузка на колесо при посадочной массе самолета; — эксплуатационная перегрузка в случае Е_ш ,ƒ — коэффициент безопасности для случая Е_ш, задаваемый нормами прочности. Величина определяется при расчете амортизации из условия поглощения нормируемой эксплуатационной работы. По Нормам прочности значение находится в пределах 2,5...3,5 (меньшее значение в основном для самолетов неманевренных и ограниченно маневренных с небольшим значением ).

В случае Е_ш нагрузками по осям X и Z пренебрегают.

Наибольшие лобовые нагрузки действуют на шасси при посадке самолета с нераскрученными или заторможенными колесами и наезде на неровности — случай переднего (лобового) удара G_ш. Расчетная величина нагрузки на основной опоре P_осн нагрузка проходит через ось колеса и направлена под углом α ≈ 45° к горизонту. Здесь — стояночная нагрузка на колеса при максималь­ной взлетной массе самолета, =1 ,5— эксплуатационная перегрузка в случае G_ш. Наибольшие боковые нагрузки на шасси возникают при посадке со сносом и при разворотах самолета — случай R_ш. В этих случаях на колеса действует помимо вертикальной нагрузки еще и боковая сила. Для основной опоры по оси Y расчетная нагрузка Р_{у осн R} = ƒ и по оси Z расчетная нагрузка Р_{z осн R} = ƒ_бок Р_{у оси R}, где = 0,7 , a ƒ _бок — коэффициент трения при боковом скольжении. Действующие на шасси нагрузки вызывают в элементах шасси осевые усилия, срез и изгиб в двух плоскостях, кручение. На рис. 1.8. показаны эпюры Q, М и М_к от силы Р_к с составляющими (P_у, Р_х) и от силы Р_Z на колесо в плоскостях ХОY и YОХ для стойки основной опоры самолета. Стойка в плоскости ХОY представляет собой консольную балку с моментной заделкой в верхней части, а в плоскости YOZ — балку на двух опорах — шарнирных узлах крепления стойки и подкоса к ней. На рис.1.8. схематически показан шток с двумя опорами внутри цилиндра амортизатора и сам цилиндр. Имея эпюры Q, М и М_к по высоте стойки h_ст, можно определить потребные сечения стойки для восприятия этих силовых факторов и определить величины сил и моментов, передающихся на узлы крепления стойки к силовым элементам крыла. При креплении стоек опор к усиленным нервюрам в крыле, непосредственно к лонжеронам крыла и к подкосным балкам нагрузки от опор (от узлов их крепления) в виде дополнительных поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов будут передаваться на узлы крепления крыла и там уравновешиваться. По характеру эпюр и величинам сил и моментов в элементах опор и, главное, в сечениях стойки можно судить о целесообразности КСС опоры. Так, даже из эпюр на рис.1.8. видно, что включение подкоса в КСС опоры в плоскости YОХ позволяет существенно снизить значение изгибающего момента в сечениях стойки выше узла крепления подкоса и свести его до нуля в узле крепления стойки.