80. Назначение и требования, предъявляемые к шасси.

Шасси представляет собой систему опор, необходимых для взлёта, посадки, передвижения и стоянки самолёта на земле, палубе корабля или воде.

Конструкция опоры состоит из опорных элементов- колёс, лыж или других устройств, посредством которых самолёт соприкасается с поверхностью места базирования (аэродромом), и силовых элементов- стоек, траверс, подкосов и других, соединяющих опорные элементы с конструкцией фюзеляжа или крыла.

В конструкцию опор входят амортизационная система и тормозные устройства, которые позволяют:

- воспринимать с помощью шасси возникающие при соприкосновении самолёта с аэродромом статические и динамические нагрузки, предохраняя тем самым конструкцию агрегатов самолёта от разрушения;

- рассеивать поглощаемую энергию ударов самолёта при посадке и рулении по неровной поверхности, чтобы предотвратить колебания самолёта; - поглощать и рассеивать значительную часть кинетической энергии поступательного движения самолёта после его приземления для сокращения длины пробега.

Основные требования к шасси. Шасси самолёта должны обеспечивать в ожидаемых условиях эксплуатации (имеются в виду класс аэродрома, размеры и состояние ВПП, погодные условия и т.д.):

- устойчивость и управляемость самолёта при разбеге, пробеге, рулении, маневрировании и буксировке.

- амортизацию динамических нагрузок, возникающих при посадке и рулении. Амортизационная система- пневматики колёс (если опорные элементы -колёса) и амортизаторы- должна быть рассчитана на поглощение всей нормируемой энергии удара при посадке.

- возможность разворота самолёта на 180 градусов на ВПП аэродромов заданного класса (определённой ширины). Это достигается прежде всего использованием управляемых опорных элементов;

- соответствие опорных элементов назначению, условиям эксплуатации и весовым характеристикам самолёта. Они должны обеспечивать возможность изменения в широком диапазоне коэффициента сопротивления движению. Значения параметров опорных элементов должны определяться с учётом обеспечения взлёта самолёта с максимальной для него массой и посадки с максимальной разрешённой массой;

- надёжную фиксацию опор и створок шасси в выпущенном и убранном положениях. Должна быть исключена возможность самопроизвольного выпадания шасси в полёте и складывания его на земле. Для этого краны уборки и выпуска шасси должны иметь блокировку. Выпуск и кборка шасси должны производиться за возможно меньшее время (не более 10…12 с).

Шасси самолёта должно: иметь возможно меньшие габариты (меньшее лобовое сопротивление), особенно в убранном положении; обеспечивать самолёту необходимый посадочный (а для некоторых схем шасси и взлётный) угол; облегчать погрузку и разгрузку грузовых самолётов изменением высоты опор; иметь высокую долговечность, (20000…30000 посадок) и хорошие подходы для осмотра и ремонта. При выборе значений параметров шасси и КСС опор необходимо стремиться к получению минимальной массы шасси.

81.82.Компоновка шасси. Конструктивно-силовые схемы шасси.     Шасси самолета предназначено для стоянки и передвижения самолета по земле. Оно обычно оснащено амортизаторами, поглощающими энергию ударов при посадке самолета и при передвижении его по земле, и тормозами, обеспечивающими торможение самолета при пробеге и рулении. Помимо колесного шасси, самолеты могут быть оборудованы лыжами или поплавками. Шасси самолёта должны обеспечивать неоходимую устойчивость и упpавляемость самолёта пpи взлёте, посадке и пеpедвижении по аэpодpому; эффективное поглощение и pассеивание кинетической энеpгии удаpных нагpузок самолёта в момент посадки и движения по аэpодpому, а также необходимую пpоходимость по покpытию аэpодpома. В зависимости от расположения главных и вспомогательных опор относительно центра тяжести самолета различают следующие основные схемы: а) с передней опорой, б) с хвостовой опорой и в) велосипедного типа (см. pис. 5.1.). Схема шасси и ее параметры определяют характеристики устойчивости и управляемости самолета при его движении по грунту, влияют на нагружение опор и отдельных частей самолета, а также на их весовые характеристики.

     Трехопорная схема шасси с носовой опорой (а) характеризуется наличием двух основных опор, расположенных несколько позади центра тяжести, и одной передней, вынесенной на значительное расстояние вперед от центра тяжести самолета. Такая схема пришла на смену схеме шасси с хвостовой опорой (б). Основные достоинства последней заключаются в обеспечении сравнительно безопасной посадки и сокращении длины пробега за счет возможности энергичного торможения без опасения капотирования. Применяются также двухопорная, или велосипедная, схема шасси (б) и многоопорная схема.

Основные констpуктивные особенности стоек шасси

     В зависимости от назначения, характера нагружения и выполняемой работы различают следующие основные элементы стойки: силовые элементы, элементы кинематики и управления, амортизирующие устройства. Отдельные элементы стойки могут выполнять как те, так и другие функции.      Силовые элементы воспринимают и передают внешние нагрузки на планер самолета. К ним относятся амортизационные стойки, подкосы и раскосы, узлы крепления стойки к конструции планера самолета и т.д.      Элементы кинематики и управления производят подъем и выпуск стойки и поворот колес.      Амортизирующие устройства (амортизационные стойки, пневматики колес, гасители колебаний и т.д.) поглощают и рассеивают энергию ударов самолета о землю, уменьшают действующие нагрузки и препятствуют возникновению колебаний при посадке и движении самолета по земле.     Схемы шасси. Если консольную стойку подкрепить подкосом, то образуется балочная подкосная схема. В такой схеме верхняя часть стойки разгружается от изгибающего момента.

     Если стойку подкрепить в разных плоскостях несколькими подкосами, то образуется ферменно-балочная конструкция, что значительно уменьшает величину изгибающих моментов, действующих на стойку, и увеличивает жесткость конструкции.      Телескопические стойки устанавливают на самолетах, эксплуатируемых на бетонных и хорошо укатанных грунтовых ВПП, так как такая стойка плохо воспринимает продольные и боковые силы.      У стоек с рычажной подвеской колес нагрузки с колес на шток амортизатора передаются через промежуточный подвижный элемент - рычаг.           Полурычажные стойки легче рычажных, но тяжелее телескопических. В то же время они неплохо работают на восприятие продольных сил, но плохо на боковые.      К дополнительным опорам самолетов относят подкрыльные стойки самолетов, имеющих велосипедное шасси, и предохранительные хвостовые опоры самолетов с передней стойкой шасси, предотвращающие переворачивание самолета на хвост при нарушении центровки.

83.Нагрузки, действующие на шасси. Внешние нагрузки на шасси в виде реакций поверхности аэродрома на основные Росн и на переднюю Рпер опоры лобовых Рх и боковых Рz сил возникают в момент приземления самолета, в процессе его движения по аэродрому и при стоянке. Поэтому эти нагрузки могут быть как динамическими так и статическими. Величина и направление динамических нагрузок определяются в основном условиями и характером посадки (имеется в виду глубокая посадка одновременно на 3 опоры – вертик. удар или на 2 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. Так же 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 Рх, Ру и Рz по осям X, Y и Z (рис). Наиболее характерные для эксплуатации случаи нагружения нормированы.

Максимальная вертикальная нагрузка на колеса получается при посадке на все опоры одновременно – случай “грубой” посадки Еш. Расчетная величина нагрузки на основную опору в этом случае , гдеZк – число колес на опоре;- стояночная нагрузка на колесо при посадочной массе самолета;- эксплуатационная перегрузка в случае Еш;f – коэф. безопасности для случая Еш, задаваемый нормами прочности. По нормам прочности значение ≈ 2,5….3,5 (меньшее значение в основном для самолетов неманевренных и ограниченно маневренных с небольшим значением). В случае Еш нагрузками по осямX и Y пренебрегают.

Наибольшие лобовые нагрузки действуют на шасси при посадке самолета с нераскрученными или заторможенными колесами и наезде на неровности – случай переднего (лобового) удара Gш. , нагрузка проходит через ось колеса и направлена под углом α=45 к горизонту. Здесь- стояночная нагрузка на колеса при максимальной взлетной массе самолета,- эксплуатационная перегрузка в случаеGш. Наибольшие боковые нагрузки на шасси возникают при посадке со сносом и при разворотах самолета – случай Rш. В этих случаях на колеса действует помимо вертикальной нагрузки еще и боковая сила. Для основной опоры по оси Y расчетная нагрузка и по осиZ расчетная нагрузка , где, а- коэффициент трения при боковом скольжении.

Действующие на шасси нагрузки вызывают в элементах шасси осевые усилия, срез и изгиб в двух плоскостях, кручение.

84.Расчет на прочность силовых элементов шасси. Полуось рассчитывается на совместный изгиб в двух перпендикулярных плоскостях. Суммарный изгибающий момент полуосиНапряжение в полуоси, гдеW- момент инерции кольцевого сечения полуоси. Шток амортизатора рассчитывается на изгиб в двух плоскостях. Цилиндр работает на изгиб и на кручение ;, где-нормальное напряжение,-касательное напряжение.

Рычаг работает на совместный изгиб и на кручение. Здесь суммировать геометрически изгиб моменты не следует. Следует определить максимальные нормальные напряжения от изгиб моментов, и касательные

где W_x и W_y – моменты сопротивления относительно соответствующих осей,

-толщина стенки сечения. ;