Глава 5

Авиационные пневматики

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 111

ПОКРЫТИЯ ПНЕВМАТИКОВ 111

ЗОНЫ ПНЕВМАТИКА 112

ВНУТРЕННИЕ КАМЕРЫ 113

КЛАПАН ЗАРЯДКИ 113

БЕСКАМЕРНЫЕ ПНЕВМАТИКИ 113

ДАВЛЕНИЯ ШИН 114

МАРКИРОВКА ШИН 114

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПНЕВМАТИКОВ 115

ПОЛЗУЧЕСТЬ (СКОЛЬЖЕНИЕ) 115

КОРРЕКТИРОВКА ДАВЛЕНИЯ ШИН 116

АКВАПЛАНИРОВАНИЕ 116

ОГРАНИЧЕНИЯ МАТ 116

ПОВРЕЖДЕНИЕ ПНЕВМАТИКА 116

УМЕНЬШЕНИЕ ИЗНОСА ПНЕВМАТИКА 117

ВВЕДЕНИЕ

Колеса самолетов оборудованы пневматическими шинами (пневматиками), которые могут быть бескамерными или иметь внутреннюю камеру. Камеры обычно установлены на легких самолетах и самолеты более старой конструкции.

Пневматики обычно заправляются азотом, который поглощает удары и поддерживает вес самолета, а покрытие удерживает и защищает камеру от повреждения, поддерживая форму пневматика, передает торможение и обеспечивает износостойкую поверхность.

Рис. 5.1. Макет пневматика

ПОКРЫТИЯ ПНЕВМАТИКОВ

Покрытие пневматика состоит из корпуса, изготовленного из резины и укрепленного слоями хлопка, вискозного или нейлонового корда. Корд не переплетается, а располагается одинарными слоями параллельно и удерживается вместе тонкими пленками резины, которая защищает корд из смежных слоев от перетирания друг о друга при изгибании пневматика в процессе эксплуатации.

Во время конструирования покрытия, слои накладываются парами, таким образом, что корды смежных слоев располагаются под углом 90° друг к другу в случае перекрещивающегося (диагонального) пневматика и от борта к борту с примерным углом 90° к центральной линии шины в радиальном пневматике.

Для поглощения и распределения динамических нагрузок и защиты корпуса от ударного повреждения между корпусом и протектором располагаются два узких слоя, запрессованных в толстые резиновые прослойки. Эти специальные слои называются брекерными поясами.

Корпус удерживается на ободе колеса с помощью блокировки слоев вокруг нерастяжимой стальной проволоки для формирования нахлеста, эта часть оболочки называется бортом.

Изготовители шин присваивают каждому пневматику норму слойности. Эта норма напрямую не относится к количеству слоев в шине, а является индексом прочности шины.

Например, шина с размером 49х17 и нормой слойности 32 имеет только 18 слоев.

Проволочная намотка делается жесткой с помощью скрепления резиной всей проволоки вместе, создавая крепкое соединение, каждый провод имеет омеднение. Бортовая проволока (сердечник борта) также укреплен с помощью обмотки тканевыми полосками до применения основных и наполнительных лент. Основные ленты, изготовленные из резины и располагающиеся под прорезиненными тканевыми наполнительными лентами, обеспечивают большую жесткость и меньшую резкость изменений секции борта. Они также увеличивают зону контакта.

Наконец, борт с внешней стороны защищен чеферными лентами из прорезиненной ткани (чефера). Перечисленные выше пункты изображены на рис. 5.1.

ЗОНЫ ПНЕВМАТИКА

Для упрощения описания корпуса пневматика он разделен на зоны или секции, как показано на рис. 5.2.

Протектор пневматика находится в секции короны и плеча, и следует заметить, что термин «протектор» применяется как для плоской и гладкой резины, так и для профилированной.

Рис. 5.2. Зоны пневматика

Самым распространенный рисунок протектора называется Ribbed (Ребристый), который имеет кольцевые канавки вокруг пневматика для содействия дисперсии воды и помощи в предотвращении аквапланирования (гидропланирования). Канавки также помогают улучшить силу сцепления и пятно контакта между протектором и поверхностью ВПП.

В настоящее время используется не так часто, но все еще существует всепогодный профиль, называемый Алмазным (Diamond) протектором.

Пневматики носовой опоры, особенно у самолетов с расположением двигателей в задней части фюзеляжа, могут иметь гребень, созданный на плече. Он служит для отбрасывания воды от воздухозаборников двигателей и предотвращения срыва пламени из-за всасывания воды.

Пневматик носовой опоры, устанавливаемый на одноколесную стойку, имеет гребни с обеих сторон.

ВНУТРЕННИЕ КАМЕРЫ

Внутренние камеры изготавливаются с помощью формовочной машины, которая выдавливает смесь горячей резины через кольцевое отверстие, производя тубу непрерывной длины. Требуемая длина отрезается, концы свариваются, и устанавливается клапан зарядки.

Туба помещается в форму, надувается и вулканизируется, т.о. получается камера требуемых размеров.

Во время торможения в некоторых типах тормозных устройств создается чрезмерный нагрев, который может вызвать повреждение стандартной камеры. В зависимости от конструкции колеса и типа тормоза камера может иметь стандартную, утолщенную или усиленную кордом основу.

При замене камеры, необходимо использовать камеру того же типа.

КЛАПАН ЗАРЯДКИ

Камера накачивается через клапан зарядки, в котором стержень присоединен к резиновой основе с помощью направленной вулканизации, а основа вулканизирована к камере; замена клапана зарядки не допускается.

Каждый клапан зарядки оборудован золотником Шрадера (Schrader valve core), который работает как невозвратный клапан. Золотник клапана не считается превосходным уплотнителем, поэтому клапан зарядки всегда должен быть снабжен крышкой, которая также предотвращает попадание грязи в клапан. Золотники клапанов старого типа имеют пружинный перепуск, а современные типы оборудованы пружиной из нержавеющей стали.

БЕСКАМЕРНЫЕ ПНЕВМАТИКИ

Данные пневматики имеют сходную конструкцию с распространенными камерными шинами, но с дополнительным резиновым покрытием, вулканизированным к внутренней поверхности и внутри ободов. Это покрытие, которое сдерживает давление газа, образует газонепроницаемое уплотнение на ободе колеса.

Газовое уплотнение зависит от клина (гребня), установленного между внутренней стороной борта пневматика и конусом обода колеса, где установлены борта. Клапан зарядки типичный, но он оборудован резиновой прокладкой и находится в ободе колеса. Можно перечислить следующие преимущества бескамерных пневматиков по отношению к распространенным камерным:

• Давление газа в пневматике поддерживается в течение более длительных периодов, т.к. внутреннее покрытие не подвержено вытягиванию.

• Протыкание гвоздем или аналогичным острым предметом не вызовет резкую потерю давления, т.к. нерастяжимое покрытие сцепляет объекты и предотвращает потерю азота.

• Пневматик имеет более высокую сопротивляемость динамическим ударам и грубому обращению из-за увеличенной толщины корпуса и распределения нагрузок по внутреннему покрытию, что предотвращает местное повреждение.

• Отсутствие внутренней камеры означает экономию в весе примерно 7,5%.

• Отсутствует повреждение клапана зарядки из-за ползучести.

ДАВЛЕНИЯ ШИН

Различия скоростей посадки, загрузки, посадочных поверхностей и конструкции шасси самолета ставят необходимость создания широкого диапазона размеров шин, типов конструкции пневматиков и давлений зарядки.

Существует четыре основных категории давлений шин:

• Низкого давления. Разработаны для работы под давлением от 25 до 35 фунт/кв.дюйм (1,73 – 2,42 бар), используются на травяных покрытиях.

• Среднего давления. Работают под давлением от 35 до 70 фунт/кв.дюйм (2,42 – 4,83 бар), используются на травяных или средне твердых покрытиях без искусственно укрепленного основания.

• Высокого давления. Работают под давлением от 70 до 90 фунт/кв.дюйм (4,83 – 6,21 бар), подходят для бетонных покрытий ВПП.

• Экстра высокого давления. Работают под давлением выше 90 фунт/кв.дюйм (некоторые пневматики данного типа заряжаются до давления 350 фунт/кв.дюйм) (6,21 – 24,2 бар), подходят для бетонных покрытий ВПП.

МАРКИРОВКА ШИН

Для индикации пневматика, имеющего углеродную добавку к смеси резины, чтобы сделать ее электропроводной для обеспечения заземления между самолетом и землей, используется аббревиатура ЕСТА или символ.

Размер пневматика маркируется на его боковой стенке и включает следующую информацию:

• Наружный диаметр в дюймах или миллиметрах;

• Номинальную ширину в дюймах или миллиметрах;

• Внутренний диаметр в дюймах.

Норма слойности, индекс прочности пневматика, также маркируется на боковой стенке. Обычно он представлен аббревиатурой, например, 16PR, но иногда записывается полностью как «16 PLY RATING» («норма слойности 16»).

Норма скорости пневматика означает максимальную наземную скорость в милях в час, на которую пневматик был тестирован и одобрен. Она указывается на боковой стенке. Норма учитывает барометрическую высоту, наружную температуру и составляющую ветра, давая возможность рассчитать максимальный взлетный вес, который может выдержать пневматик.

Зеленые или серые отметки на боковой стенке служат индикаторами расположения «шиловидных» клапанов. Они предотвращают запирание давления между слоями, которое вызывает разрушение каркаса пневматика, если он подвергается воздействию низкого давления при полете на большой высоте.

Красная отметка или Треугольник обозначает самую тонкую часть пневматика. Если она находится напротив клапана при установке пневматика, она помогает в балансировке колеса.

Аббревиатура DDR, нанесенная на кодовую панель, и слова «УСИЛЕННЫЙ ПРОТЕКТОР», нанесенная на боковой стенке, говорят о том, что пневматик имеет слой тканевого плетения внутри протектора, который может стать видимым при нормальном износе. Этот слой нельзя путать с кордом корпуса.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПНЕВМАТИКА

Пневматики должны быть защищены от чрезмерного нагрева, яркого солнечного света, контакта с маслом, топливом, этиленгликолем и гидрожидкостью, т.к. все перечисленные компоненты оказывают разрушительное воздействие на резину. Когда самолет припаркован на любой промежуток времени или во время дренажа или дозаправки масляной, топливной, охлаждающей или гидравлической системы, пневматики необходимо покрывать клеенчатыми чехлами. Разлив или потеки любой нежелательной жидкости на шину должны быть немедленно удалены.

ПОЛЗУЧЕСТЬ (СКОЛЬЖЕНИЕ)

При первой установке пневматиков на колесо, они немного перемещаются вокруг обода. Этот феномен называется «ползучесть» и на этом этапе он считается нормальным явлением. После усадки пневматиков это перемещение должно прекратиться.

В эксплуатации скольжение пневматика вокруг колеса может продолжиться. Если это скольжение превышает ограничения для пневматика с внутренней камерой, произойдет вырывание клапана зарядки, что вызовет разрыв шины. Скольжение не является большой проблемой для бескамерного пневматика, пока борт шины не поврежден и падение давления остается в рамках ограничений.

Вероятность скольжения значительно снижается при поддержании правильного давления в шине. Для помощи в этой задаче изготовители пневматиков определяют НОМИНАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ЗАРЯДКИ для каждой шины. Эта норма применяется для холодного пневматика без нагрузки, что означает, что он не установлен на самолет. Деформация корпуса пневматика, когда вес самолета перенесен на колеса, вызывает повышение давления в шине на 4%. При проверке давления холодного пневматика, установленного на самолет, необходимо мысленно прибавить 4% к номинальному давлению.

Во время использования, т.е. руления, взлета или посадки, пневматики нагреваются. Это может вызвать повышение давления пневматика еще на 10%.

КОРРЕКТИРОВКА ДАВЛЕНИЯ ШИН

В эксплуатации необходимо поддерживать правильное давление зарядки пневматиков с использованием азота или другого инертного газа (с максимальной концентрацией кислорода 5%), т.к. не достаточно заряженные пневматики могут перемещаться (скользить) вокруг колеса, а чрезмерно заряженные будут приводить к повреждению других пневматиков. Установлено, что 90% всех неисправностей пневматиков происходят из-за неправильного давления. У современных самолетов давление пневматиков выводится на дисплей электронной системы мониторинга.

АКВАПЛАНИРОВАНИЕ

Аквапланирование – это феномен, вызываемый образованием водяного клина под протектором пневматика и разрывом его контакта с землей.

Скорость аквапланирования, в морских милях в час, это скорость, при которой пневматик теряет контакт. Ее можно вычислить по следующей формуле:

СКОРОСТЬ АКВАПЛАНИРОВАНИЯ = (где P – давление в пневматике, PSI), или

СКОРОСТЬ АКВАПЛАНИРОВАНИЯ = (где P – давление в пневматике, кг/см²)

Вероятность аквапланирования возрастает при истирании (уменьшении глубины) профиля протектора, поэтому крайне важно четко отслеживать степень истирания (остаточную глубину) протектора. При аквапланировании коэффициент динамического трения уменьшается до очень низких величин, обычно до 0.

ОГРАНИЧЕНИЯ МАТ

При расчете взлетной дистанции/высоты облета препятствия с увеличенной скоростью V2 важно не превышать расчетную скорость для пневматиков, установленных на самолете, т.е. может возникнуть необходимость снизить массу для соответствия ограничений МАТ.

ПОВРЕЖДЕНИЕ ПНЕВМАТИКА

При обслуживании необходимо проверять покрытие пневматиков на наличие порезов, вздутий, врезания камней, металла или стекла, метки износа, скольжения, локальную рыхлость и т.п. Необходимо обращать внимание на следующие дефекты, которые могут сделать покрытие неработоспособным:

• Порезы. Порезы в покрытии пневматика, проникающие до корда делают его неработоспособным, пневматик должен быть заменен.

• Вздутия. Они могут указывать на частичное повреждение покрытия. Если покрытие повреждено, т.е. ткань лопнула, его необходимо восстановить.

• Посторонние предметы. Врезавшиеся камни, металл, стекло и др. Они должны быть удалены, и порезы исследованы с помощью тупого инструмента для определения их глубины, по величине дефекта руководствуются дальнейшими действиями по замене или восстановлению покрытия.

• Износ. При износе профилированного протектора до основания маркерных канавок или маркерных поперечных планок на 25% от длины окружности пневматика или плоского протектора до ткани корпуса, его эксплуатация не допускается. См. рис. 5.3.

• Ползучесть. Перемещение пневматика вокруг колеса не должно превышать 1 для шин с внешним диаметром до 24 и 1,5 для шин с внешним диаметром более 24. Если данные ограничения превышены, пневматик должен быть снят с колеса, камера исследована на признаки отрыва клапана зарядки, а золотник клапана на деформацию. Если камера работоспособна, пневматик может быть установлен обратно, а метки ползучести переустановлены.

УМЕНЬШЕНИЕ ИЗНОСА ПНЕВМАТИКА

С увеличившимися размерами современных аэропортов дистанции руления также увеличились, что повышает износ шин и риск повреждения. Для минимизации износа рекомендуется выполнять руление на скорости не более 25 m.p.h (40 км/ч).

Чрезмерная зарядка будет вызывать износ короны пневматика, а недостаточная зарядка – повышенный износ плеча.

Рис. 5.3. Маркеры износа и индикаторные канавки