книги из ГПНТБ / Конструкция летательных аппаратов учебник

Критическая скорость увеличивается с уменьшением массы беговой дорожки. Поэтому скоростное разрушение больше всего можно ожидать у новых неизношенных покрышек. Требование получения больших критических скоростей не позволяет увели­ чивать толщину протектора покрышки, хотя это желательно с точки зрения увеличения ее срока службы по износу и уменьше­ ния вероятности механических повреждений.

Критическая скорость зависит от величины обжатия пневма­ тика при качении — от величины нагрузки на колесо. Чем боль­ ше обжатие пневматика, тем больше сжатие беговой дорожки по краям контакта и ее начальные изгибные деформации, тем мень­

гарантирует, что до этих скоростей никаких явлений скоростно­ го разрушения покрышки в эксплуатации не будет. Скорости да­ ются для указанного давления зарядки и для нагрузок, соответ­ ственно равных 0,25 РСТ.ВЗЛ И РСТ.ПОС •

238. Механические повреждения пневматиков камнями, усту­ пами бетонных плит ВВП, находящимися на ВПП посторонними предметами являются основной причиной преждевременного снятия пневматиков в эксплуатации. Особенно опасно разру­ шение нитей силового каркаса, вероятность которого возрастает по мере износа протектора. Чем больше натяжение нитей карка­ са, тем легче они разрушаются поперечными ударными нагруз­ ками. Поэтому вероятность механических повреждений каркаса резко возрастает при больших скоростях качения и особенно при повышении давления зарядки колеса против номинального.

239. Давление зарядки пневматика меняется при изменении температуры окружающей среды, при нагреве колеса солнцем, а также при качении и торможении колеса.

Наиболее опасна эксплуатация пневматика с пониженным давлением, так как при этом может возникнуть усталостное или скоростное разрушение покрышки. Поэтому давление зарядки колеса рекомендуется проверять, когда оно минимально (утром до рулежки самолета), эксплуатируя остальное время пневматик с несколько повышенным давлением. При эксплуатации самоле­ тов с увеличенным весом или с повышенными взлетно-посадоч­ ными скоростями (например, при большой высоте расположения аэродрома) приходится увеличивать давление зарядки, мирясь с увеличением вероятности механических разрушений.

240. Нагрев пневматика на ряде самолетов является также одной из основных причин разрушения пневматика, которое про­ исходит в виде взрыва, что представляет большую опасность не только при движении самолета, но и при стоянке. Нагрев покры­ шек и камер до температур 380—390°К (ПО—120°С) практически не влияет на их срок службы. При больших температурах резко уменьшается длина пробега пневматика до разрушения его от по­ вторных нагрузок, которое может наступить раньше, чем пневма-

240

тик будет снят с эксплуатации по износу. При температуре 440— 445° К(170—175°С) длина пробега уменьшается практически до нуля и разрушение пневматика происходит даже при стоянке самолета. (Повышение давления при таком нагреве не превос­ ходит 50—55% рзар, поэтому основной причиной разрушения яв­ ляется потеря прочности нитей корда). Продолжительное пребы­ вание пневматика в нагретом состоянии выше ПО—120° оказыва­

плавкая заклепка, которая расплавляется и стравливает давле­ ние зарядки при температурах барабана, несколько меньших тех, которые вызывают разрушения покрышки. После этого подле­ жит замене целиком все колесо. Однако надо помнить, что за­ клепка не реагирует на внутренний разогрев покрышки при ка-. чении. Поэтому более надежным, но более сложным является ус­ тановка сигнализаторов температур элементов колес.

Проблема борьбы с разрушением пневматиков от нагрева еще более остро встает на самолетах со скоростями полета Л4> 2,5 -г- -;-3,0, на которых возможен значительный нагрев покрышки в процессе полета.

241. Из рассмотрения картины работы пневматика видно, что

задача правильного подбора колес к самолету сводится к тому,

чтобы при заданных габаритах колеса и при минимально воз­ можном давлении зарядки (или при заданном давлении зарядки и минимально возможных габаритах) обеспечить соблюдение ус­ ловий:

где Д0ВЗЛ и ДОпос — нагрузки, приходящиеся на колесо (при стоянке) при взлетном и посадочном весах самолета.

242. Наиболее широко распространены пневматики с относи-

S

тельной шириной —к- =0,25-^0,30, но последнее время начинают

DK

появляться пневматики высокого давления с относительной ши­ риной, равной 0,40 и даже 0,45. Колеса с такими пневматиками имеют меньший удельный объем и удобны для уборки в фюзе­ ляж или специальные гондолы. Пневматики широкого профиля обладают лучшими скоростными характеристиками, но имеют меньшие обжатия и меньше поглощают энергии при ударе.

243. Прочность барабана колеса рассчитывают на радиальную нагрузку ррззр > 1,65 Р и.„, а реборды на давление рразр= Зр“ар.

Для обеспечения не только прочности, но и возможно большей жесткости при минимальном весе большинство барабанов колес изготавливается из магниевых сплавов. Возможность загорания такого барабана колеса при разрушении пневматика в период разбега или пробега заставила перейти для ряда самолетов на барабаны из алюминиевого сплава. Ведутся исследования по производству барабанов из титановых сплавов, получающихся несколько более легкими и с худшей теплопроводностью. Бара­ бан может делаться под монтаж одной и двух покрышек. Во втором случае он имеет двухсторонние съемные реборды и две центральные — неподвижные. Такой барабан дает некоторые выгоды в весовом отношении и удобен для размещения системы воздушного охлаждения тормозов (см. фиг. 9.20).

Для увеличения надежности работы в колесах применяются распорные втулки (см. фиг. 9.17), обеспечивающие при монта­

при качении без торможения. Элементы барабана, особенно его реборды, проверяются на действие повторных нагрузок, так как за гарантийный срок службы колесо должно выдержать миллион и более циклов нагружения (один цикл за оборот).

Относительный вес авиационных колес колеблется в зависи­ мости от диаметра колеса и типа тормоза в пределах Скол =

большие значения относятся к колесам больших диаметров. По­ этому с точки зрения веса и объема является выгодным приме­ нение многоколесного шасси. Если удельный вес колеса практиче-

242

ски не зависит от давления зарядки, на которое оно спроектиро­ вано, то удельный объем обратно пропорционален величине /?зар.

Вес колеса распределяется примерно поровну между тремя его основными частями: барабаном, тормозом и пневматиком.

§ 10 3. РАБОТА КОЛЕСА ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО МЯГКОМУ

ИНЕРОВНОМУ ГРУНТУ

244.В предыдущем параграфе была рассмотрена работа ко­ леса при качении по гладкой твердой поверхности, деформацией которой под колесом можно пренебречь. Рассмотрим теперь ка­ чение колеса, когда на грунте за ним остается колея и как обра­ зование колеи сказывается на проходимость самолета. Под про­

ходимостью будем понимать приспособленность самолета к дви­ жению по грунту. Проходимость самолета по мягкому грунту за­ висит от значений величин:

— коэффициента сопротивления движению / сопр;

элемента.

Проходимость самолета по неровному грунту зависит также от уровня динамических нагрузок, действующих на самолет при движении по грунту.

245. Характеристики грунтов зависят от их состава, влажно­ сти, температуры, примененных закрепляющих составов и мо­ гут быть весьма разнообразны. Все грунты являются упруго-вяз­ кими материалами с более или менее аналогичными зависимо­ стями величины деформации от давления. Диаграмма деформа­

грунта. На третьем участке дав­ ление вновь возрастает с увели­ чением деформации. Деформации

Пластичность грунта столь велика, что в инженерных рас­ четах можно считать, что никакого восстановления колеи за ко­ лесом не происходит.

При качении колеса по грунту на участке контакта происхо­ дит одновременная деформация и пневматика, и грунта. В преды­ дущем параграфе было показано, что для получения плоского контакта давление со стороны грунта на пневматик должно быть < « (1 ,2 0 + 1 .2 5 ) А *. Для того, чтобы получить такие давле­

ния при малых деформациях грунта (которыми можно пренеб­ речь и считать, что качение происходит без образования колеи),

формации на участке контакта резко возрастают, а пневматика — уменьшаются и контакт перестает быть плоским (фиг. 10.9).

Опыт показывает, что уже при прочности грунта о<(0,8ч-0,9)/7зар деформации пневматика столь малы, что ими можно пренебречь и считать, что колесо вдавливается в грунт как абсолютно твер­

дое тело.

246. Определим глубину колеи и коэффициент сопротивлени

при качении недеформируемого пневматика.

Из рассмотрения равновесия колеса (фиг. 10.10), считая ши­ рину колеи равной ширине колеса Вк, получим Рк = о BKLK.

Подставив выражение длины контакта LK= ]/"#о2 — (Ro — йк)2 =

При качении незаторможенного колеса работа силы Т расхо­ дуется в основном на деформацию грунта при образовании ко-

244

Формулы (10.1) и (10.2) дают возможность подобрать колеса к самолету, обеспечивающие заданную проходимость. Большей ча-

Ф и г. 10.10

стью предельно допустимой глубиной колеи в эксплуатации счи­ тают Лк =0,065, которой соответствует / СОпР.к ~ 0,25. Несущая способность колеса в этом случае равна: Рк — 0,25 Вк DKо.

При давлениях зарядки пневматика, близких по величине к прочности грунта, за счет деформации пневматика длина контак­

(при том же удалении RK—Лк оси колеса от поверхности грун­ та). В этом случае /гдеф и /сопр.деф определяются по формулам

Значения коэффициентов С и р зависят от жесткостных харак­ теристик пневматика и соотношения значений о, />зар и qK.

245

Снижение давления зарядки пнезматика позволяет при той же нагрузке на колесо Рк улучшить его проходимость — умень­ шить значения hK и / сэпр, но заметный эффект получается лишь в тех случаях, когда исходное давление зарядки было близко к прочности грунта. Поэтому наиболее действенным способом улучшения проходимости колес является увеличение их миделя.

Прочность грунта адин, особенно при большой его влажности, значительно возрастает при увеличении скорости деформации. Поэтому чем больше скорость качения колеса (чем с большей скоростью происходит деформация грунта при образовании ко­ леи), тем меньше получается глубина колеи (фиг. 10.11). В на­

чале пробега и конце разбега она может даже практически от­ сутствовать и пневматик в эти периоды оказывается обжатым почти так же, как и при движении по бетонированной ВПП. В тех случаях, когда для улучшения проходимости было снижено давление зарядки, обжатие пневматика при больших скоростях может превзойти значение 8СГ. Чтобы этого избежать, надо уве­ личивать давление зарядки пневматика по мере нарастания ско­ рости движения. Уменьшение глубины колеи и увеличение оД11Н по-разному влияют на величину / сопр. Экспериментальные дан­ ные показывают, что / сопр с увеличением скорости вначале не­ сколько увеличивается, а затем падает. Изменения эти незначи­ тельны, и в инженерных расчетах можно считать / сопр = const.

При многоколесных стойках шасси, когда одно колесо катит­ ся по колее другого, дополнительная глубина колеи, образуемая последующим колесом, и его коэффициент сопротивления полу­ чаются на 15—20% меньше, чем у предыдущего. Поэтому после­ довательная установка колес на стойке шасси дает меньшее со­ противление движению, но большую глубину колеи, чем парал­

246

работы пневматика на повторные нагрузки и увеличивает допу­ стимую длину пробега колеса, а также увеличивает V взл.шах И V'noc.max и уменьшает разогрев пневматика при качении. Износ и разогрев пневматика и тормозов при торможении также умень­ шаются, так как основная доля кинетической энергии самолета рассеивается за счет деформации грунта. Вероятность механиче­ ского разрушения пневматика на грунте значительно больше, чем на бетоне.

247. При больших скоростях движения по грунтовой ВПП на колеса действуют значительные динамические нагрузки. Эти на­ грузки возникают как за счет внешних, так и за счет внутренних неровностей ВПП. Под внутренними неровностями ВПП будем понимать местные изменения прочности грунта.

За время переезда с большими скоростями через неровности большой крутизны (/г„ерД-нер) ось колеса перемещается незначи­ тельно. Поэтому переход через неровность происходит как за счет обжатия пневматика, так и за счет деформации самой не­ ровности. Величины возникающих при этом дополнительных

при большой скорости самолета возможно обжатие пневматика до реборды.

При внутренних неровностях дополнительная нагрузка равна:

При движении по неровностям наряду с вертикальными возника­ ют также большие лобовые силы.

При движении колеса по мягкому грунту с образованием ко­ леи происходит достаточно интенсивный выброс грунта из-под колеса вверх—вбок. При отсутствии специальных защитных уст­ ройств этот грунт может попасть на отдельные элементы и части самолета и нарушить их нормальную эксплуатацию.

§104. КОНСТРУКЦИЯ и РАБОТА АВИАЦИОННЫХ ЛЫЖ

248.Для современных самолетов при колесном шасси практически оказывается невозможным обеспечить сколь-либо

чаях может оказаться выгоднее ,в качестве опор применять вме­ сто колес лыжи. Вес лыжи получается примерно тем же, что и

247

колеса, но удельный объем во много раз меньшим, а эксплуата­ ционная надежность большей.

Основным недостатком лыжного шасси является большое значение коэффициента /с о п р .л - Поэтому такое шасси может при­ меняться на самолетах, имеющих достаточно большие тяговооруженности при разбеге, обеспечивающие страгивание самолета с места, и его энергичный разгон (р0 > 0,6 -г- 0,7). Значения /с о п р .л (см. гл. IX, § 3) очень мало зависят от материала полоза лыжи, но зависят от удельного давления лыжи на грунт q„. Минималь­

близком к о).

Большим недостатком лыжи является также отсутствие у нее амортизационных свойств и возникновение поэтому значитель­ ных инерционных сил при переезде лыжи через неровности.

Если принять лыжу за материальную точку, то при переезде

ее через абсолютно твердую неровность формыунер = — AHepsinX

Здесь G„ — вес лыжи и скрепленных с ней подвижных частей.

При больших скоростях движения самолета эта сила может оказаться во много раз больше величины Рст. На реальном, осо­ бенно мягком грунте, давление лыжи на грунт не в состоянии возрасти во столько раз и поэтому лыжа на большой скорости будет прорезать неровности. При этом на нее будут действовать не только большие вертикальные, но и горизонтальные силы. По­ этому лыжное шасси более рационально применять на самолетах с малыми взлетно-посадочными скоростями.

Корпус лыжи делается большей частью из алюминиевого спла­ ва, обеспечивающего большую прочность и жесткость лыжи при относительно малом весе и отсутствии опасности загорания. Пло­

с

ного давления на грунт q\r при стоянке самолета. Для облегче­

ния уборки лыжи и уменьшения ее веса желательно иметь Fл возможно меньшей. Но обычно выбирают q" не более 1,5—

2,0 дан/см2 (кг/см2), так как при больших значениях не только увеличивается /со п р .л , но и увеличивается опасность зарывания лыжи в грунт при эксплуатационных перегрузках, когда

q3= пэ qCT

248

Удлинение лыжи принимается порядка——= 4 ч- 6 (фиг.

Вл

10.12). Лыжа крепится к стойке шасси шарнирно, что обеспечи­ вает свободу ее поворота относительно поперечной оси. При большой ширине лыжи ставится двойной шарнир, допускающий поворот лыжи и относительной продольной оси. Для предотвра­

щения опасности касания грунта при посадке носком лыжи на ней устанавливается цилиндр-стабилизатор. Равномерное рас­ пределение давления q„ вдоль лыжи достигается отнесением шар­ нира крепления лыжи назад от ее центра на величину а = cfconp,л. Шарнир крепления желательно располагать ближе к полозу для уменьшения влияния изменения /соп р .л на равномерность нагруз­

поворота лыжи относительно вектора скорости V — получается значительно более пологой, чем у колеса (фиг. 10.13). Это ухуд­

249