Схема шасси. Элементы шасси

Элементы шасси. С точки зрения функционального назначения элементов неубираемое в полете шасси состоит из следующих частей: опорного элемента — элемента, которым ЛА касается поверхности ВПП; узлов крепления шасси к планеру ЛА; стойки — совокупности элементов (траверсы, раскосов, рычага, двухзвенника и др.), передающих наземные нагрузки с опорного элемента на планер; амортизационной системы; тормозной системы; системы маневрирования ЛА по ВПП.

В конструкции соответствующих стоек должны быть предусмотрены узлы присоединения буксирующих средств и узлы обеспечения швартовки ЛА во время его стоянки на ВПП (рис. 2.8.1).

Рис. 2.8.1. Типовая стойка шасси: 1, 2 — узлы крепления стойки к конструктивным элементам крыла; 3 — подкосная балка крыла; 4 — замок убранного положения стойки; 5 — телескопический подкос с встроенным механическим замком выпушенного положения стойки, он же выполняет функции механизма уборки и выпуска стойки шасси; 6 — стойка; 7— буксировочное ушко; 8 — серьга подвески стойки в убранном положении; 9 — рычаг; 10 — опорный элемент (колесо); 11 — амортизатор

На убираемом в полете шасси кроме того, должны еще быть:
- механизм уборки и выпуска (МУВ);
- подкос — силовой элемент, который в выпущенном положении обеспечивает фиксацию стойки (не позволяя стойке повернуться на уборку под действием внешних нагрузок) относительно планера ЛА;

- замки убранного и выпущенного положений;
- система информации пилота о фиксациях стойки шасси в выпущенном или убранном положениях;
- створки ниши шасси; механизмы их открывания и закрывания и замки фиксации створок.

Схемы размещения шасси на ЛА различаются числом и расположением опор относительно центра масс ЛА (рис. 2.8.2).

Одноопорная схема шасси (рис. 2.8.2, в) применяется редко, как правило, на легких планерах. Опора шасси с амортизатором и колесом размещается под центром масс самолета и воспринимает все наземные нагрузки. Носовая и хвостовая части фюзеляжа, а также концы крыльев защищены предохранительными опорами.

Двухопорная (“велосипедная”) схема шасси (рис. 2.8.2, б) предполагает установку передней и задней опор под фюзеляжем в плоскости симметрии ЛА с распределением воспринимаемых ими нагрузок примерно как (0,2...0,45)/(0,8...0,55). Центр масс (ц. м) самолета находится между этими опорами ближе к задней опоре.

Рис. 2.8.2. Схемы размещения опор на ЛА: а — одноопорная; 6 — двухопорная (“велосипедная”); в — трехопорная с хвостовым колесом; г — трехопорная с носовым колесом; д — четырехопорная; е — многоопорная (число основных опор больше двух); 1 — вспомогательные опоры; 2 — основные опоры

На концах крыла расположены вспомогательные подкрыльные опоры, которые имеют мягкую амортизацию и обеспечивают самолету достаточную поперечную устойчивость при его движении по ВПП и при стоянке. Для увеличения угла атаки на взлете передняя опора может удлиняться (“вздыбливание” самолета), или задняя — укорачиваться (“приседание” самолета). Это улучшает взлетные характеристики ЛА.

При трехопорной с хвостовым колесом схеме (рис. 2.8.2, в) основные опоры находятся впереди центра масс самолета и на них приходится до 90% веса самолета, а при трехопорной с носовым колесом схеме (рис. 2.8.2, г) — за центром масс самолета и на эти опоры приходится до 88...95% веса самолета.

Четырехопорная схема шасси (рис. 2.8.2, д) состоит из двух носовых и двух основных опор. Она применялась на первых самолетах, а сейчас достаточно широко используется на вертолетах.

Многоопорная схема шасси (рис. 2.8.2, е) является дальнейшим развитием трехопорной схемы шасси с носовой опорой, как правило, на самолетах со взлетной массой более 200 т и обусловлена необходимостью удовлетворить требование обеспечения базирования самолета по прочности ВПП на аэродромах заданного класса.

Геометрические параметры схемы различных вариантов расположения шасси на самолете показаны на рис. 2.8.3:
- база шасси b — расстояние (при виде сбоку) между осями колес, установленных на основной и передней (задней) опорах;

Рис. 2.8.3. Геометрические параметры схем размещения опор на самолете

- колея шасси В — расстояние (при виде спереди) между точками касания ВПП колесами основных опор;
- вынос основных опор е — расстояние между вертикалью, проходящей через центр масс самолета, и осью колеса основной опоры;

- вынос носовой (хвостовой) опоры а — расстояние между вертикалью, проходящей через центр масс самолета, и осью переднего или хвостового колеса;
- высота шасси Н — расстояние по вертикали от центра масс самолета до поверхности ВПП при стоянке самолета на необжатых амортизаторах;

- угол выноса основных опор γ — угол между нормалью к ВПП, проходящей через центр масс самолета, и линией, соединяющей его с точкой пересечения с ВПП вектора равнодействущей сил на основные опоры (при стоянке);

- угол опрокидывания ϕ — угол между поверхностью ВПП и касательной к хвостовой части фюзеляжа (или к его предохранительной опоре) из точки касания ВПП колесом основной опоры шасси;

- стояночный угол самолета на ВПП ψ — угол между строительной горизонталью фюзеляжа (СГФ) и поверхностью ВПП;
- угол бокового капотирования ϑ — угол между нормалью к ВПП из центра масс самолета и перпендикуляром из него к линии, соединяющей точки касания ВПП колесами носовой (хвостовой) и основной опор.

Схемы опор шасси определяются последовательностью соединения элементов стойки шасси и опорного элемента (рис. 2.8.4), особенно это касается установки амортизатора и его связи с другими элементами стойки. Функционально амортизационная система состоит из упругого, демпфирующего и направляющего устройств.

Рис. 2.8.4. Схемы стоек шасси: а — качающаяся телескопическая; б — консольная; в — бесстоечная

К упругому устройству относятся деформируемые под воздействием внешней нагрузки элементы, которые восстанавливают размеры при снятии нагрузки. Противодействующую силу принято называть силой упругости.

К демпфирующему устройству относятся элементы, которые под действием нагрузки деформируются, создавая сопротивление, которое в общем случае зависит от скорости деформации, причем при снятии нагрузки элементы самостоятельно не восстанавливают свои первоначальные размеры. Такое сопротивление называется неупругим. Оно свойственно всем видам трения и его важнейшим свойством является диссипация энергии, затраченной на деформацию.

Кроме упругих и демпфирующих устройств в системе амортизации есть удерживающие, направляющие и ограничивающие элементы, которые определяют значение и направление относительных перемещений элементов конструкции.

Рис. 2.8.5. Взаимосвязь сил на опорном элементе шасси и амортизаторе: (О — ось шарнира крепления рычага; R — результирующая сила на колесе; Р_в — вертикальная составляющая
силы на колесе; Р_г — горизонтальная составляющая силы на колесе; Р_о — вектор сил на рычаг в точке 0; Р_ам — вектор сил на рычаге со стороны амортизатора; ω — угол наклона рычага)

Взаимное расположение упругого, демпфирующего и направляющего устройств определяет кинематическую схему опоры. На рис. 2.8.5 показана взаимосвязь сил на опорном элементе и амортизаторе. На этих схемах точкой О обозначен шарнир крепления рычага к стойке шасси.