- •Посвящается 75-летию Московского авиационного института системный подход к проектированию ла.
- •1.1. Техническое задание на проектирование
- •1.2. Сложные (большие) системы, их свойства .
- •1.3. Летательный аппарат – главный элемент авиационного и ракетно-космического комплекса
- •1.4. Системы и компоновка летательного аппарата
- •Инженерное обеспечение проектирования летательного аппарата.
- •2.1. Основные этапы проектирования авиационного комплекса
- •2.2. Иерархия систем летательного аппарата. Специализация инженеров, создающих системы.
- •Глава 3 среда в которой существует и функционирует летательный аппарат
- •3.1. Факторы, влияющие на функциональные возможности и облик летательного аппарата
- •3.2. Естественная внешняя среда - атмосфера Земли и околоземное пространство
- •3.2.1. Основные параметры и свойства воздуха в атмосфере
- •3.2.3. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам естественной внешней среды
- •3.3. Искусственная внешняя среда
- •3.3.1. Аэропорт. Взлетно-посадочная полоса
- •3.3.2. Наземные системы обслуживания и подготовки самолета к полету
- •3.3.3. Обеспечение регулярности и безопасности полетов пассажирских самолетов
- •3.3.4. Стартовый ракетный комплекс
- •3.3.5. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам искусственной внешней среды
- •Часть вторая теоретические основы авиационной техники
- •Глава 4 принципы полета и классификация летательных аппаратов
- •4.1. Классификация принципов полета
- •4.2. Реализация ракетодинамического и баллистического принципов полета
- •4.3. Реализация аэростатического принципа полета
- •4.4. Реализация аэродинамического принципа полета
- •4.5. Летательные аппараты, реализующие несколько принципов полета
- •4.6. Крылатый летательный аппарат в космическом пространстве
- •Глава 5 основы аэродинамики
- •5.1. Взаимодействие среды и движущегося тела. Классификация скоростей полета
- •5.2. Аэродинамический эксперимент
- •5.3. Аэродинамические силы
- •5.4. Основные законы аэродинамики
- •5.5. Элементы аэродинамики больших скоростей
- •5.6. Системы осей координат
- •5.7. Аэродинамические характеристики самолета
- •Глава 6 основы динамики полета самолета 6.1. Траектории движения
- •6.2. Силы, действующие на самолет в полете
- •6.3. Пространственное движение самолета
- •6.4. Понятие об аэродинамическом расчете
- •Глава 7 аэродинамическая компоновка летательных аппаратов
- •7.1. Геометрические параметры обтекаемых тел
- •7.1.1. Геометрические параметры несущей поверхности (крыла)
- •7.1.2 Геометрические параметры несущих частей самолета (фюзеляжа)
- •7.2.1. Аэродинамические схемы. Продольная балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •ΔδΔYг.О.ΔMz ΔωzΔαΔYсам δ¯ny.
- •7.2.2. Боковая балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •7.2.3. Состав системы управления самолетом
- •7.2.4. Показатели управляемости самолета
- •7.3. Влияние на аэродинамическую компоновку условий базирования и эксплуатации
- •7.4. Летательные аппараты короткого и вертикального взлета и посадки
- •7.4.1. Вертолеты
- •7.4.2. Самолеты вертикального (укороченного) взлета и посадки
- •7.5. Гидроавиация
- •7.6. Самолет изменяемой геометрии
- •7.7. Средства обнаружения и аэродинамическая компоновка
- •7.8. Аэродинамическая компоновка и активные системы управления
- •Глава 8 основы прочности и жесткости летательных аппаратов
- •8.1. Нагружение агрегатов самолета и их деформация под нагрузкой
- •8.2. Статическое и динамическое нагружение частей летательных аппаратов
- •8.3. Нормы прочности - закон при создании конструкции самолета
- •8.4. Предварительная динамическая компоновка летательных аппаратов
- •8.5. Прочностной эксперимент
- •8.6. Активные системы управления и нагружение частей самолета
- •8.7. Понятие надежности и живучести летательного аппарата
- •Инженерные основы авиационной техники
- •Глава 9 взлетная масса самолета
- •9.1. Взлетная масса как критерий выбора проектного решения
- •9.2. Уравнение существования самолета
- •Глава 10 основные элементы конструкции летательных аппаратов
- •10.1. Основные конструкционные материалы
- •10.2. Внешние нагрузки и реакции опор
- •10.3. Простейшие виды нагружения и простейшие конструктивные элементы
- •10.3.1. Растяжение
- •10.3.2. Сжатие
- •10.3.3. Сдвиг
- •10.3.4. Кручение
- •10.3.5. Изгиб
- •10.4. Подкрепленные тонкостенные оболочки - основа конструкции планера летательных аппаратов
- •Глава 11 элементы конструкции планера самолета
- •11.1. Примеры конструктивно-технологических решений
- •11.2. Конструктивно-силовые схемы агрегатов планера самолета
- •11.3. Реализация требований тз в процессе разработки конструкции
- •Глава 12 элементы конструкции систем управления
- •12.1. Системы прямого управления самолетом
- •12.2. Усилия на рычагах управления
- •12.3. Система непрямого (бустерного) управления
- •Глава 13 элементы конструкции шасси
- •13.1. Движение самолета по аэродрому
- •13.2. Амортизационная система самолета
- •13.3. Конструктивные схемы амортизационных стоек шасси
- •Глава 14 основы устройства силовых установок летательных аппаратов
- •14.1. Двигатели, применяемые на летательных аппаратах
- •14.2. Воздухозаборники и сопла двигателей самолета
- •14.3. Топливная система самолета
- •Глава 15 бортовые системы и оборудование самолета
- •15.1. Пассажирское бортовое и специальное оборудование
- •15.2. Системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения
- •15.2.1. Влияние условий полета на организм человека
- •15.2.2. Системы кондиционирования воздуха в гермокабинах
- •15.2.3. Системы индивидуального жизнеобеспечения
- •5.3. Системы защиты в особых условиях
- •15.3.1. Противообледенительные системы
- •15.3.2. Противопожарные системы
- •15.4. Системы спасения и десантирования
- •15.4.1. Средства спасения на пассажирских самолетах
- •15.4.2. Средства спасения на военных самолетах
- •15.4.3. Системы десантирования
- •15.5. Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование
- •15.5.1. Пилотажно-навигационное оборудование
- •15.5.2. Радиотехническое оборудование
- •15.5.3. Комплексы бортового радиоэлектронного оборудования
- •15.5.4. Бортовое оборудование и кабина экипажа
- •15.6. Бортовые энергетические системы летательных аппаратов
- •Глава 16 основы производства летательных аппаратов
- •16.1. Основные этапы изготовления летательных аппаратов
- •16.2. Производство авиационного предприятия и субподрядчики
- •16.3. Стандартизация и унификация в авиационном производстве
- •16.4. Некоторые технологические аспекты проектирования летательных аппаратов
- •Глава 17 основы эксплуатации летательных аппаратов
- •17.1. Основные фазы существования летательных аппаратов в эксплуатации
- •17.2. Некоторые аспекты технической эксплуатации агрегатов и систем самолета
- •17.3. Некоторые эксплуатационные аспекты проектирования
- •Глава 18 основы проектирования летательных аппаратов
- •18.1. Содержание процесса и основные этапы проектирования летательных аппаратов
- •18.2. Некоторые экономические аспекты проектирования
- •18.3. Некоторые эргономические и экологические аспекты проектирования
- •18.4. Формальные и неформальные аспекты проектирования
- •18.5. Проектирование самолета и эвм
- •18.6. Сертификация самолетов гражданской авиации
- •Часть четвертая краткий обзор развития отечественной авиационной техники
- •Глава 19 самолетостроение в довоенный период и в годы великой отечественной войны
- •19.1. Начало пути
- •19.2. Самолеты 30-х годов
- •19.3. Самолеты предвоенных лет и в годы Великой Отечественной войны Советского Союза
- •Глава 20 отечественная авиация в послевоенный период
- •20.1. Освоение больших дозвуковых скоростей полета
- •20.2. Сверхзвуковая боевая авиация
- •20.3. Развитие гражданской авиации
- •20.4. Гражданские и боевые вертолеты
- •20.5. Авиация России в 90-е годы
- •Глава 21 возможные пути развития гражданской авиации и задачи, стоящие перед самолетостроением
- •21.1. Общие закономерности развития гражданского самолетостроения
- •21.2. Увеличение коммерческой нагрузки
- •21.3. Увеличение рейсовой скорости
- •21.4. Уменьшение расходов на эксплуатацию
- •21.5. Уменьшение массы самолета
- •21.6. Увеличение аэродинамического качества самолета
- •21.7. Уменьшение расхода топлива
- •Заключение
Глава 13 элементы конструкции шасси
Из множества возможных конструктивно-компоновочных решений, обеспечивающих заданные ТЗ условия базирования, наиболее широкое применение на самолетах различных типов получило колесное трехопорное шасси с носовой вспомогательной опорой (см. раздел 7.3, рис. 7.45, 7.46). Шасси современного самолета стало сложным устройством, а масса шасси достигает 3-5% взлетной массы самолета. Конструкция шасси, работая в тяжелых условиях нагружения при движении по аэродрому, оказывает заметное влияние на конструкцию самолета в целом.
13.1. Движение самолета по аэродрому
Рассчитываемый на ресурс 60 000 летных часов пассажирский самолет за время эксплуатации совершит 20 000 рейсов продолжительностью 3 часа каждый. В каждом рейсе при разбеге на взлете самолет пробегает по ВПП примерно 1500 м и при пробеге на посадке примерно 1500 м, а кроме того, в процессе выруливания со стоянки перед полетом и заруливания на стоянку после полета еще не менее 2000 м. Следовательно, за время службы самолет пробегает по аэродрому примерно 100 000 км с весьма высокой скоростью (в условиях интенсивной эксплуатации аэропортов движение по рулежным дорожкам происходит на скоростях до 70 км/ч). Нагружение циклическими нагрузками при движении по неровным поверхностям аэродрома оказывает существенное влияние на усталостную прочность шасси и самолета в целом. Весьма высока и динамическая нагрузка в момент касания при посадке. Даже с мощной взлетно-посадочной механизацией крыла современные самолеты при посадке в момент касания земли обладают большой вертикальной Vy и горизонтальной Vx скоростью и, соответственно, большой кинетической энергией E = mV2/2, где m - масса самолета при посадке,
Тормозные устройства. Горизонтальная составляющая кинетической энергии самолета Ex = mVx2/2 определяет работу Ax, которую должны совершить тормозные устройства самолета для остановки его при пробеге. Тормозные устройства, в основном за счет работы на преодоление сил трения, превращают кинетическую энергию в тепловую и, охлаждаясь, рассеивают ее в окружающем пространстве при послепосадочном пробеге и стоянке самолета. В качестве тормозных устройств применяются воздушные тормоза (аэродинамические тормозные щитки), тормозные парашюты, реверсеры двигателей. Однако основную долю горизонтальной составляющей кинетической энергии самолета Ex превращают в тепловую энергию и рассеивают в окружающем пространстве тормоза колес. В общем случае
Ax = Ex = F L η,
где |
F |
- |
максимальная сила, развиваемая тормозным устройством; |
|
|
L |
- |
длина дистанции пробега от начала торможения до полной остановки самолета; |
|
|
η |
- |
КПД тормозного устройства, учитывающий то обстоятельство, что сила F изменяется в процессе торможения. |
|
Отметим, что аэродинамическая сила воздушных тормозов уменьшается с уменьшением скорости самолета при пробеге. При пробеге изменяется также и сила сцепления колес с поверхностью ВПП (тормозная сила трения)
Fтр = ƒтрR,
где |
R |
- |
вертикальная нагрузка на тормозное колесо; |
|
|
ƒтр |
- |
коэффициент трения колеса о поверхность ВПП. |
|
Нулевая в момент касания сила R увеличивается с уменьшением скорости при пробеге, поскольку уменьшается подъемная сила крыла и сила тяжести самолета прижимает колеса к ВПП. Коэффициент трения ƒтр зависит от состояния поверхности ВПП и от характера движения колеса. Торможение колес должно обеспечить движение их без проскальзывания , что повышает тормозную силу колес. Принцип устройства тормозного колеса с дисковым тормозом иллюстрируется рис. 13.1.
Рис. 13.1. Тормозное колесо |
Бескамерный пневматик 1 надевается на барабан 2 между неподвижной ребордой 3 и быстросъемной ребордой 4, облегчающей монтаж пневматика. В ступицу (утолщенную центральную часть барабана) запрессованы подшипники 5, на которых барабан 2 свободно вращается относительно оси 6. Ось 6 неподвижно крепится к стойке шасси 7. К оси 6 неподвижно крепится корпус тормоза 8. В корпусе тормоза расположен пакет дисков 9 и 10, представляющий собой набор биметаллических и металлокерамических колец с высоким коэффициентом трения.
Часть дисков (диски9) своими выступами на внутренней поверхности кольца входит в пазы корпуса тормоза 8, проточенные вдоль оси вращения колеса. Таким образом, диски 9 могут перемещаться вдоль оси 6, но не могут вращаться относительно нее.
Другая часть дисков (диски10, размещенные между дисками 9) не связана с корпусом тормоза 8. При установке барабана колеса 2 на ось корпус тормоза 8 вместе с пакетом дисков 9 и 10 свободно входит во внутреннюю кольцевую камеру барабана. При этом диски 10 своими выступами на внешней поверхности кольца входят в продольные пазы, проточенные на поверхности кольцевой камеры барабана 2.
При вращении колеса диски10 вращаются вместе с барабаном 2 в зазорах между неподвижными дисками 9 тормоза, не касаясь их.
Если подать под давлением газ (или жидкость) в силовой цилиндр11, неподвижно закрепленный на корпусе тормоза 8, то поршень 12, выбрав зазоры между дисками 9 и 10, прижмет их друг к другу. За счет сил трения между неподвижными дисками 9 и вращающимися вместе с колесом дисками 10 будет происходить торможение с выделением тепла.
Обычно на самолете тормозные колеса устанавливают наосновных, а нетормозные колеса - на вспомогательных опорах шасси.
Рис. 13.2. Разворот самолета при рулежке |
Рулежка (маневрирование) самолета, движущегося по аэродрому за счет силы тяги двигателя, осуществляется раздельным торможением и растормаживанием колес основных стоек шасси. "Дача ноги" обеспечивает поворот руля направления и торможение колеса соответствующей основной стойки шасси. При рулежке (рис. 13.2) разворот самолета происходит относительно центра контактной площадки с ВПП заторможенного колеса 1. Вектор скорости Vо поступательного движения колеса 2 другой основной стойки перпендикулярен радиусу поворота R, поэтому колесо 2 движется без юза.
Юз - явление, при котором колесо не вращается, несмотря на его поступательное движение.
Чтобы колесо3 передней стойки при рулежке двигалось без юза, необходимо обеспечить его самоориентацию или принудительную ориентацию вдоль вектора скорости Vн его поступательного движения.
Юз может возникнуть на колесе одной из основных опор шасси при торможении в процессе движения самолета, особенно по скользкой (заснеженной или покрытой водой) ВПП.
Вследствие юза возможен непреднамеренный разворот и сход самолета с ВПП или рулежной дорожки. Кроме того, резко уменьшается срок службы шин, возможно их полное разрушение в процессе движения по земле со всеми вытекающими из этого последствиями.
Для эффективного и безопасного торможения необходимо выдерживать постоянство и предельно возможную силу сцепления шины с поверхностью ВПП при любом ее состоянии и скорости движения самолета.
Из-за быстротечности процесса посадки и высоких скоростей движения по ВПП и рулежным дорожкам летчик не в состоянии обеспечить эти условия. Поэтому на современных самолетах в систему управления тормозами включаетсятормозной автомат (антиюзовая автоматика), реагирующий на проскальзывание колеса (начало юза) и уменьшающий тормозной момент (растормаживающий колесо). После того как угловая скорость расторможенного колеса увеличится, сигнал на растормаживание снимается и начинается процесс нарастания тормозного момента колеса.
Таким образом обеспечивается эффективное и безопасное управляемое движение самолета на земле.