Шасси - Landing gear

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Убирающаяся основная стойка шасси самолета Боинг 747

Шасси - это шасси самолета или космического корабля, которое может использоваться как для взлета, так и для посадки . Для самолетов это вообще необходимо для обоих. Некоторые производители, например, компания Glenn L. Martin, раньше также называли его аварийным устройством . Для самолетов Стинтон проводит различие в терминологии шасси (британский) = шасси (США) .

В самолетах шасси поддерживает аппарат, когда он не летит, что позволяет ему взлетать, приземляться и рулить без повреждений. Колесное шасси является наиболее распространенным для лыж или поплавков, необходимых для работы на снегу / льду / воде, и салазок для вертикальной работы на суше. Более быстрые самолеты имеют убирающееся шасси, которое во время полета складывается для уменьшения лобового сопротивления .

Некоторые необычные шасси были оценены экспериментально. К ним относятся: отсутствие шасси (для экономии веса), что стало возможным благодаря работе с люльки катапульты и гибкой посадочной палубе: на воздушной подушке (для обеспечения работы в широком диапазоне наземных препятствий и воды / снега / льда); гусеничный (для уменьшения нагрузки на ВПП).

Для ракет-носителей и посадочных устройств космических кораблей шасси обычно поддерживает транспортное средство только при посадке и не используется для взлета или движения по поверхности.

Учитывая их разнообразную конструкцию и применение, существуют десятки специализированных производителей шасси. Тремя крупнейшими из них являются Safran Landing Systems , Collins Aerospace (часть Raytheon Technologies ) и Héroux-Devtek .

Самолет

Шасси представляет собой от 2,5 до 5% от MTOW и от 1,5 до 1,75% от стоимости самолета , но 20% от планера прямого обслуживания стоимости. Колесо соответствующей конструкции может выдерживать нагрузку 30 т (66 000 фунтов), выдерживать путевую скорость 300 км / ч и преодолевать расстояние 500 000 км (310 000 миль); у него есть 20 000 часов наработки между капитальным ремонтом и 60 000 часов или 20 лет срока службы.

Механизмы передачи

Колесные ходовые части обычно бывают двух типов:

  • Обычное шасси или "хвостовой тягач" , где два основных колеса расположены в передней части самолета, а одно, гораздо меньшего размера, находится в задней части. Такое же устройство вертолета называется хвостовым колесом трехколесного велосипеда.
  • ходовая часть трехколесного велосипеда, в которой два основных колеса (или колесные диски) находятся под крыльями, а третье колесо меньшего размера находится в носовой части. Такое же устройство вертолета называется носовым колесом трехколесного велосипеда.

Хвостовая тяга была распространена в раннюю эпоху гребных винтов, так как позволяла больше места для зазора гребного винта. Большинство современных самолетов имеют трехопорное шасси. Считается, что хвостовые тягачи труднее приземлиться и взлететь (потому что их расположение обычно нестабильно , то есть небольшое отклонение от движения по прямой будет иметь тенденцию к увеличению, а не само по себе) и обычно требует специальной подготовки пилотов. К ходовой части трехколесного велосипеда можно добавить небольшое хвостовое колесо или салазок / бампер, чтобы предотвратить повреждение нижней части фюзеляжа, если при взлете происходит чрезмерное вращение, ведущее к удару хвостом . Самолеты с защитой от удара хвостом включают B-29 Superfortress , Boeing 727 trijet и Concorde . Некоторые самолеты с убирающимся обычным шасси имеют фиксированное хвостовое колесо. Хёрнер оценил сопротивление неподвижного хвостового колеса Bf 109 и сравнил его с сопротивлением других выступов, таких как фонарь пилота.

Третья компоновка (известная как тандем или велосипед) имеет основное и переднее шасси, расположенное вперед и назад от центра тяжести под фюзеляжем с выносными опорами на крыльях. Он используется, когда по обе стороны фюзеляжа нет удобного места для крепления основной ходовой части или для ее хранения в убранном состоянии. Примеры включают самолет- шпион Lockheed U-2 и реактивный самолет Harrier Jump Jet . В Boeing B-52 используется аналогичная компоновка, за исключением того, что каждая передняя и задняя шестерни имеют по два двухколесных блока, расположенных рядом.

Квадроцикл похож на велосипед, но с двумя наборами колес, смещенными в поперечном направлении вперед и назад. Реймер классифицирует шасси B-52 как квадрицикл. Экспериментальный самолет Fairchild XC-120 Packplane имел четырехколесное шасси, расположенное в гондолах двигателей, чтобы обеспечить неограниченный доступ под фюзеляж для крепления большого грузового контейнера.

Выдвижной механизм

Убирание шасси самолета Боинг 727 после взлета

Для уменьшения сопротивления в полете шасси убираются в крылья и / или фюзеляж, при этом колеса находятся на одном уровне с окружающей поверхностью или скрываются за дверями, установленными заподлицо; это называется убирающейся передачей. Если колеса не убираются полностью, а частично выступают под воздушный поток, это называется полуавтоматической передачей.

Большинство убирающихся передач имеют гидравлическое управление, хотя на очень легких самолетах некоторые из них работают от электричества или даже вручную. Шасси размещается в отсеке, называемом колесной аркой.

Пилоты, подтверждающие, что их шасси опущены и заблокированы, ссылаются на «три зеленых» или «три на зеленом», ссылку на электрические индикаторные огни (или окрашенные панели механических индикаторных блоков) от носового / хвостового колеса и двух основных шестерни. Мигающие зеленые или красные индикаторы указывают на то, что шестерня находится в пути, а не поднята и не заблокирована, не опущена и не заблокирована. Когда снаряжение полностью убрано с фиксаторами вверх, огни часто гаснут, следуя философии темной кабины; на некоторых самолетах есть световые индикаторы включения передач.

Для приведения в действие шасси используются резервные системы, также могут быть предусмотрены резервные стойки основного шасси, чтобы самолет мог успешно приземлиться при различных сценариях отказа. У Boeing 747 были четыре отдельные и независимые гидравлические системы (когда у предыдущих авиалайнеров было две) и четыре стойки основных стоек шасси (когда у предыдущих авиалайнеров было две). Безопасная посадка была бы возможна, если бы были оторваны две стойки основных шасси, при условии, что они находятся на противоположных сторонах фюзеляжа. В случае отключения электроэнергии в легком самолете всегда доступна система аварийного расширения. Это может быть кривошип или насос с ручным управлением, или механический механизм свободного падения, который отключает фиксаторы и позволяет шасси опускаться под действием силы тяжести.

Амортизаторы

Шасси самолета включает колеса, оборудованные твердыми амортизаторами на легких самолетах, и воздушно-масляные стойки на более крупных самолетах. Лыжи используются для работы со снега и поплавков с воды. ( Вертолеты используют салазки, понтоны или колеса в зависимости от их размера и роли.)

Большой самолет

Колесные конструкции больших авиалайнеров

По мере увеличения веса самолета было добавлено больше колес, а толщина взлетно-посадочной полосы увеличилась, чтобы не выходить за пределы нагрузки на ВПП . Цеппелин-Штакен R.VI , крупный немецкий мировая война дальний бомбардировщик 1916, использовали восемнадцать колес для его шасси, раскол между двумя колесами на его нос передач распорок, и шестнадцать колес главных редукторов - разделить на четыре расположенные бок о бок квартеты каждый, по два квартета колес на каждую сторону - под каждой тандемной гондолой двигателя, чтобы выдержать его загруженный вес почти 12 т (26 000 фунтов).

Множественные «сдвоенные колеса» на самолетах - особенно для грузовых самолетов , установленные на нижних сторонах фюзеляжа в качестве выдвижных основных редукторов на современных моделях - впервые были замечены во время Второй мировой войны на экспериментальном немецком грузовом самолете Arado Ar 232 , который использовал ряд из одиннадцати «сдвоенных» фиксированных колесных пар, расположенных непосредственно под центральной линией фюзеляжа, чтобы выдерживать более тяжелые нагрузки на земле. Многие современные большие грузовые самолеты используют эту компоновку для своих выдвижных основных шасси, обычно устанавливаемых на нижних углах центральной конструкции фюзеляжа.

Прототип Convair XB-36 имел большую часть своего веса на двух основных колесах, которым требовались взлетно-посадочные полосы толщиной не менее 22 дюймов (56 см). Серийный самолет использовал две четырехколесные тележки, что позволяло использовать любой аэродром, подходящий для B-29.

Относительно легкому бизнес- джету Lockheed JetStar с четырьмя колесами, выдерживающими 44 000 фунтов (20 т), требовалось гибкое асфальтовое покрытие толщиной 10 дюймов (25 см) . Боинг 727-200 с четырьмя шинами на двух опорах основных стоек шасси 210 000 фунтов (95 т) требовал покрытия толщиной 20 дюймов ( 51 см). Толщина увеличилась до 25 дюймов (64 см) для McDonnell Douglas DC-10 -10 с 443 000 фунтов (201 т), поддерживаемым восемью колесами на двух опорах. Более тяжелый, 558000 фунтов (253 т), DC-10-30 / 40 мог работать на той же толщине покрытия с третьей основной опорой на десять колес, как и первый Boeing 747-100, весом 700000 фунтов (320 т). на четырех ножках и 16 колесах. Lockheed C-5 аналогичного веса с 24 колесами требует покрытия 18 дюймов (46 см).

Двухколесный блок на центральной линии фюзеляжа McDonnell Douglas DC- 10-30/40 был сохранен на авиалайнере MD-11, и такая же конфигурация использовалась на первоначальном 275-тонном (606 000 фунтов) Airbus A340 -200/300. который превратился в полную четырехколесную тележку ходовой части для более тяжелого 380-тонного (840 000 фунтов) Airbus A340-500 / -600. Boeing 777 грузоподъемностью до 775 000 фунтов (352 т) имеет двенадцать основных колес на двух трехосных тележках, как и более поздний Airbus A350 .

575-тонный (1 268 000 фунтов) Airbus A380 имеет четырехколесную тележку под каждым крылом и два комплекта шестиколесных тележек под фюзеляжем. 640-тонный (1 410 000 фунтов) Антонов Ан-225 , самый большой грузовой самолет, имеет 4 колеса на сдвоенных передних стойках, как и меньший Ан-124 , и 28 основных колес.

97 т (214000 фунтов) A321neo имеет основной механизм двойной колеса накачаны до 15,7 бар (228 фунтов на квадратный дюйм), в то время как 280 т (620000 фунтов) А350 -900 имеет четыре колеса главной передачи надувают до 17,1 бар (248 фунтов на квадратный дюйм) .

КВП самолет

Для самолетов КВП предъявляются более высокие требования к скорости снижения, если для уменьшения разброса приземлений необходимо применять несветовой метод посадки авианосного типа. Например, Saab 37 Viggen с шасси, рассчитанным на удар со скоростью 5 м / с, может использовать посадку несущего типа и HUD для уменьшения разброса с 300 до 100 м.

Де Havilland Canada DHC-4 Карибу используется длинным двухтактными ноги на землю с крутым подходом, без поплавка.

Работа с воды

Летающая лодка имеет более низкий фюзеляж с формой корпуса лодки , давая его плавучесть. Поплавки на крыльях или укороченные спонсоны в виде крыла добавлены для устойчивости. К нижним сторонам фюзеляжа прикреплены шпонки.

У гидросамолета два-три поплавка обтекаемой формы. Поплавки-амфибии имеют убирающиеся колеса для работы на суше.

Самолет - амфибия или амфибии , как правило , имеют два различных целевые передач, а именно «лодка» Халл / поплавки и убирающиеся колеса, которые позволяют ему работать от земли или воды.

Шасси - это съемное колесное шасси, которое позволяет гидроплану или летающей лодке, не являющимся амфибией, маневрировать на суше. Он используется для обслуживания и хранения самолетов и либо перевозится в самолете, либо хранится на стапеле. Швартовка может состоять из отдельных съемных колес или люльки, которая поддерживает весь самолет. В первом случае швартовное снаряжение прикрепляется или отсоединяется вручную, когда самолет находится в воде; в последнем случае самолет маневрирует на люльке.

Вертолеты, способные садиться на воду, используют поплавки или корпус и поплавки.

Для взлета требуется ступенька и глиссирующее днище для подъема из плавающего положения в глиссирующее на поверхности. Для приземления требуется раскалывающее действие, чтобы уменьшить удар о поверхность воды. Клиновидное дно разделяет воду, а скулы отклоняют брызги, чтобы предотвратить повреждение уязвимых частей самолета. Дополнительный контроль распыления может потребоваться с помощью полос для распыления или перевернутых желобов. К корпусу добавлена ​​ступенька сразу за центром тяжести, чтобы вода не цеплялась за кормовую часть корпуса, чтобы самолет мог разогнаться до скорости полета. Эта ступенька позволяет воздуху, так называемому вентиляционному воздуху, нарушать всасывание воды на кормовом корпусе. На Kawanishi H8K использовались две ступеньки . Ступенька увеличивает сопротивление в полете. Эффект лобового сопротивления ступеньки можно уменьшить с помощью обтекателя. На Short Sunderland III появилась обтекаемая ступенька .

Одной из целей конструкторов гидросамолетов была разработка гидросамолета в открытом океане, способного выполнять повседневные операции в очень неспокойной воде. Это привело к изменению конфигурации корпуса гидросамолета. Корпуса с большим соотношением длина / ширина и удлиненные кормовые части улучшили характеристики судов в плохой воде. Корпус, намного превышающий его ширину, также уменьшал сопротивление в полете. Экспериментальная разработка Martin Marlin , Martin M-270, была испытана с новым корпусом с большим соотношением длина / ширина 15, полученным путем добавления 6 футов к носу и хвосту. Способность преодолевать волнение может быть улучшена за счет более низких скоростей взлета и посадки, поскольку уменьшается влияние волн. Шин MEIWA США-1A является STOL - амфибия с раздувом закрылками и всех поверхностей управления. Возможность приземления и взлета на относительно низких скоростях около 45 узлов, а гидродинамические характеристики корпуса, большая длина / ширина и, например, перевернутый водосточный желоб позволяют работать на высоте волны 15 футов. Перевернутые желоба направляют брызги к задней части дисков гребного винта.

Между стапелями и буями и площадками взлета и посадки необходимо маневрирование на малой скорости. Гидравлические рули используются на гидросамолетах размером от Republic RC-3 Seabee до Beriev A-40. Гидравлические закрылки использовались на Martin Marlin и Martin SeaMaster . Гидравлические закрылки, расположенные в задней части кормовой части, действуют как скоростной тормоз или, по другому, как руль направления. Фиксированный плавник, известный как скег , используется для обеспечения курсовой устойчивости. Скег был добавлен ко второй ступени корпуса летающей лодки Kawanishi H8K .

Удары на высокой скорости в неспокойной воде между корпусом и бортами волн могут быть уменьшены с помощью гидролыж, которые удерживают корпус вне воды на более высоких скоростях. Гидравлические лыжи заменяют корпус лодки и требуют только простого фюзеляжа, который располагается в задней части. В качестве альтернативы можно использовать лыжи с колесами для наземных самолетов, которые начинают и заканчивают свой полет с пляжа или плавучей баржи. Гидролыжи с колесами были продемонстрированы в качестве универсального переделанного шасси Fairchild C-123 , известного как Panto-base Stroukoff YC-134 . Гидросамолет, изначально разработанный с использованием гидролыж, был прототипом истребителя Convair F2Y Sea Dart . Лыжи имели небольшие колеса с третьим колесом на фюзеляже для наземного обслуживания.

В 1950-х годах гидролыжи рассматривались как средство помощи при спуске с земли для больших самолетов с поршневыми двигателями. Испытания резервуаров с водой, проведенные с использованием моделей Lockheed Constellation , Douglas DC-4 и Lockheed Neptune, пришли к выводу, что шансы на выживание и спасение будут значительно увеличены за счет предотвращения критических повреждений, связанных с погружением.

Судовые операции

Шасси самолетов с неподвижным крылом, которые приземляются на авианосцы, имеют более высокие требования к скорости снижения, поскольку самолет вылетает на палубу без посадочной сигнальной ракеты . Другие особенности связаны с требованиями к взлету с катапульты для конкретных самолетов. Например, Blackburn Buccaneer был опущен на его хвостовую опору, чтобы установить необходимое положение с поднятым носом. Военно-морской McDonnell Douglas F-4 Phantom II на вооружении Великобритании нуждался в выдвижной опоре переднего колеса, чтобы установить положение крыла при запуске.

Шасси самолета, использующего трамплин при взлете, подвергается нагрузкам в 0,5 г, которые также действуют намного дольше, чем при приземлении.

Вертолеты могут иметь гарпун для фиксации палубы, чтобы закрепить их на палубе.

Использование в полете

У некоторых самолетов есть требование использовать шасси в качестве скоростного тормоза.

Благодаря гибкой установке тележек основных стоек шасси на Туполев Ту-22 Р скорость флаттера увеличена до 550 узлов. Тележки колебались внутри гондолы под управлением амортизаторов и пружин в качестве антифлаттерного устройства.

Снаряжение, общее для разных самолетов

Некоторые экспериментальные самолеты использовали оборудование существующих самолетов, чтобы снизить затраты на программу. В подъемном корпусе Martin-Marietta X-24 использовались носовая / основная передача от североамериканских T-39 / Northrop T-38 и Grumman X-29 от Northrop F-5 / General Dynamics F-16 .

Другие типы

Лыжи

Колесные лыжи

Когда самолету необходимо приземлиться на покрытой снегом поверхности, шасси обычно состоит из лыж или комбинации колес и лыж.

Съемный

Me 163B Komet с двухколесной взлетной тележкой на месте

Некоторые самолеты используют колеса для взлета и сбрасывают их в воздухе для улучшения обтекаемости без сложностей, требований к весу и пространству механизма втягивания. Колеса иногда устанавливаются на оси, которые являются частью отдельной «тележки» (только для основных колес) или «тележки» (для трехколесного комплекта с передним колесом) шасси. Посадка производится на салазках или подобных простых приспособлениях.

Исторические примеры включают в себя ракетный истребитель Messerschmitt Me 163 Komet с тележкой, военный планер Messerschmitt Me 321 Gigant и первые восемь прототипов реактивного разведывательного бомбардировщика Arado Ar 234 с тележкой . Основным недостатком использования взлетной тележки / тележки и системы посадочных салазок на немецких самолетах времен Второй мировой войны, предназначенных для значительного числа немецких реактивных и ракетных военных самолетов в конце войны, было то, что самолеты, вероятно, будут разбросаны по всему военному аэродрому после того, как они приземлились после выполнения задания, и не смогли бы самостоятельно вырулить в надлежащим образом скрытое место «рассредоточения», что могло бы легко сделать их уязвимыми для поражения атакующими истребителями союзников . Соответствующий современный пример - опорные колеса законцовок крыла («погосы») разведывательного самолета Lockheed U-2 , которые падают после взлета и падают на землю; при посадке самолет опирается на титановые салазки на законцовках крыла.

Втягивание назад и вбок

Royal Air Force P-47 с поднятым вперед основным шасси и направленным назад положением основного колеса (в убранном состоянии), на что указывает только что видимая открытая дверца.

Некоторые стойки основного шасси на самолетах Второй мировой войны, чтобы позволить одноногому главному шасси более эффективно удерживать колесо в крыле или гондоле двигателя, поворачивали стойку одиночного шасси на угол 90 ° во время движения назад. последовательность втягивания, позволяющая главному колесу находиться «ровно» над нижним концом стойки главной передачи или заподлицо с крылом или гондолами двигателя при полном втягивании. Примерами являются Curtiss P-40 , Vought F4U Corsair , Grumman F6F Hellcat , Messerschmitt Me 210 и Junkers Ju 88 . Семейство двухмоторных самолетов бизнес-класса Aero Commander также разделяет эту особенность на главных шестернях, которые убираются назад в концы гондол двигателей . Убирающаяся назад стойка переднего колеса на Heinkel He 219 и убирающаяся вперед стойка переднего шасси на более поздней модели Cessna Skymaster аналогичным образом поворачивались на 90 градусов при втягивании.

На большинстве одномоторных истребителей времен Второй мировой войны (и даже на одном немецком тяжелом бомбардировщике ) с убирающимся вбок основным шасси главное шасси, убирающееся в крылья, предназначалось для смещения вперед, к носу самолета в «нижнем» положении. для лучшего наземного обслуживания, с убранным положением, когда основные колеса размещались под некоторым углом «позади» точки крепления основного шасси к планеру - это привело к сложной угловой геометрии для установки углов «штырей» на верхних концах стойки для оси вращения механизма втягивания, с некоторыми самолетами, такими как P-47 Thunderbolt и Grumman Bearcat , даже требует, чтобы стойки главной передачи удлинялись, когда они выдвигались вниз от крыльев, чтобы обеспечить надлежащий дорожный просвет для их больших четырехлопастных пропеллеры. Единственным исключением из необходимости этой сложности во многих истребителях Второй мировой войны был знаменитый японский истребитель Zero , основное шасси которого находилось под перпендикулярным углом к ​​центральной линии самолета, если смотреть сбоку.

Изменяемое осевое положение основных колес

Основные колеса Vought F7U Cutlass могли перемещаться на 20 дюймов между передним и задним положением. Переднее положение использовалось для взлета, чтобы дать более длинное плечо рычага для управления тангажем и большее положение носа вверх. Кормовое положение использовалось для уменьшения отскока при посадке и снижения риска опрокидывания во время наземного обслуживания.

Тандемная компоновка

Hawker Siddeley Harrier GR7. Тандемная ходовая часть с дополнительными опорными колесами под крыльями

Тандем макет или велосипеда используется на Hawker Siddeley Харриер, который имеет два основных колес позади одного носового колеса под фюзеляжем и меньшее колеса вблизи кончика каждого крыла. На Harrier второго поколения крыло выдвинуто за колеса выносных опор, чтобы можно было нести боекомплект с большей нагрузкой на крыло или чтобы можно было прикрепить удлинители на концах крыла на болтах для полетов на пароме.

Тандемная компоновка была оценена Мартином с использованием специально модифицированного Martin B-26 Marauder (XB-26H), чтобы оценить его использование на первом реактивном бомбардировщике Мартина , Martin XB-48 . Эта конфигурация оказалась настолько маневренной, что ее также выбрали для B-47 Stratojet . Также использовался на У-2, Мясищев М-4 , Яковлев Як-25 , Як-28 , Sud Aviation Vautour . Вариант многотандемной компоновки также используется на B-52 Stratofortress, который имеет четыре тележки основных колес (две передние и две задние) под фюзеляжем и небольшое колесо аутригера, поддерживающее каждую законцовку крыла. Шасси B-52 уникально еще и тем, что можно управлять всеми четырьмя парами основных колес. Это позволяет шасси выровняться с взлетно-посадочной полосой и, таким образом, упрощает посадку при боковом ветре (с использованием техники, называемой приземлением на крабах ). Поскольку тандемный самолет не может вращаться при взлете, передняя передача должна быть достаточно длинной, чтобы крылья имели правильный угол атаки во время взлета. Во время посадки передняя стойка не должна первой касаться взлетно-посадочной полосы, в противном случае задняя стойка может резко упасть и самолет может отскочить и снова взлететь.

Размещение при боковом ветре

"Кастинговая" главная передача на Blériot XI.

Одна очень ранняя ходовая часть с роликами для приземления при боковом ветре была впервые применена в конструкции Bleriot VIII 1908 года. Позже она использовалась в гораздо более известном самолете Blériot XI для пересечения пролива Ла-Манш 1909 года, а также была скопирована в самых ранних образцах Etrich Taube . В этой конструкции амортизация основного шасси компенсировалась вертикально скользящим верхним элементом на тросовой подвеске. Вертикальная стойка, по которой верхний элемент скользил для принятия ударов при посадке, также имел нижний конец в качестве точки вращения для переднего конца вилки подвески главного колеса, что позволяло главной передаче поворачиваться при посадке с умеренным боковым ветром.

Главные редукторы B-52 с ручной регулировкой могут быть настроены на взлет при боковом ветре. Его редко приходится использовать с аэродромов, обозначенных SAC, которые имеют основные взлетно-посадочные полосы при преобладающем направлении сильнейшего ветра. Локхид С-5 Galaxy имеет поворотный 6-колесные основные узлы для бокового ветра посадок и castoring задних единиц , чтобы предотвратить очистку шин на крутых поворотах.

«На коленях»

Одним из первых самолетов, использовавших функцию «опрокидывания» в конструкции шасси, был немецкий грузовой / транспортный самолет времен Второй мировой войны Arado Ar 232 , выпускавшийся в небольших количествах как в двухмоторной версии, так и в варианте с четырьмя двигателями - оба Носовая опора и установленное на крыле, убирающееся вовнутрь основное шасси рычага с «коленным действием» были спроектированы таким образом, чтобы в их конструкции была предусмотрена функция «опрокидывания» для облегчения погрузки / разгрузки груза, а также для обеспечения уникального, открытого фиксированный комплект из одиннадцати «сдвоенных» вспомогательных колесных пар для более надежной поддержки фюзеляжа на мягком грунте и обеспечения возможности руления самолета над канавами и другими наземными препятствиями.

Некоторые ранние реактивные истребители ВМС США были оснащены «опрокидывающимся» передним шасси, состоящим из небольших управляемых вспомогательных колес на коротких стойках, расположенных перед первичным передним шасси, что позволяло самолету рулить высоко хвостом с убранным первичным передним шасси. Эта функция была предназначена для повышения безопасности на борту авианосцев за счет перенаправления струи горячих выхлопных газов вверх и для уменьшения требований к пространству ангара, позволяя самолету парковаться носом под хвостовым оперением реактивного самолета с аналогичным оснащением. Коленное снаряжение использовалось на североамериканском FJ-1 Fury и на ранних версиях McDonnell F2H Banshee , но оказалось, что оно мало пригодно в эксплуатации и не использовалось на более поздних истребителях ВМС.

Носовое колесо на Lockheed C-5 частично убирается к бамперу, чтобы помочь при погрузке и разгрузке груза с использованием аппарелей через переднюю откидывающуюся носовую часть фюзеляжа, когда он неподвижен на земле. Самолет также наклоняется назад. Двухколесные основные блоки Messier, установленные на Transall и других грузовых самолетах, могут наклоняться вперед или назад по мере необходимости.

Boeing AH-64 Apache вертолет способен встать на колени , чтобы поместиться внутри грузового отсека транспортного самолета и для хранения.

Поддержка хвоста

Шасси самолета включает устройства для предотвращения контакта фюзеляжа с землей путем опрокидывания назад при загрузке самолета. Некоторые коммерческие самолеты использовали хвостовые опоры при парковке у выхода на посадку. У Douglas C-54 было критическое положение CG, которое требовало стойки наземного обслуживания. В Локхид С-130 и Boeing C-17 Globemaster III Использование рампы опоры.

Моноколесо

Шлейхер ASG 29 планера показывает свою monowheel шасси

Чтобы минимизировать лобовое сопротивление, современные планеры обычно имеют одно колесо, убирающееся или фиксированное, с центром под фюзеляжем, которое называется моноколесным шасси или моноколесным шасси . Моноколесная передача также используется на некоторых самолетах с двигателем, где снижение лобового сопротивления является приоритетом, например, на Europa Classic . Как и в истребителе Me 163, некоторые планеры до Второй мировой войны использовали взлетную тележку, которую сбрасывали при взлете; эти планеры затем приземлились на фиксированном заносе. Эта конфигурация обязательно сопровождается хвостовым тягачом.

Вертолеты

В легких вертолетах используются простые посадочные салазки для снижения веса и стоимости. Салазки могут иметь точки крепления для колес, чтобы их можно было перемещать на короткие расстояния по земле. Салазки нецелесообразны для вертолетов массой более четырех тонн. Некоторые высокоскоростные машины имеют убирающиеся колеса, но в большинстве используются фиксированные колеса из-за их прочности и для исключения необходимости в механизме втягивания.

Tailsitter

Convair XFY Pogo показывая его шасси

Экспериментальный tailsitter самолет использование шасси находится в хвостах для СВВП операции.

Легкий летательный аппарат

Для легких самолетов экономичным в производстве типом шасси является простая деревянная арка, ламинированная из ясеня, которая используется на некоторых самодельных самолетах. Подобная арочная шестерня часто изготавливается из пружинной стали. Cessna Airmaster был одним из первых самолетов использовать родниковую стали шасси. Основное преимущество такой экипировки в том, что не требуется никакого другого амортизирующего устройства; отклоняющаяся створка обеспечивает амортизацию.

Складное снаряжение

Ju 288 V1 - первый прототип, демонстрирующий сложную «складывающуюся» главную ходовую часть.

Ограниченное пространство, доступное для размещения шасси, привело к появлению множества сложных механизмов уборки, каждый из которых уникален для конкретного самолета. Ранний пример - победитель конкурса на разработку боевых самолетов немецкого бомбардировщика B , Junkers Ju 288 , имел сложное «складывающееся» основное шасси, в отличие от любого другого самолета, разработанного сторонами Оси или союзников в войне: его единственная олео-стойка была только прикреплена. к нижнему концу его Y-образных основных распорок втягивания, управляя сдвоенными главными шестернями, и складывая, поворачиваясь вниз и назад во время втягивания, чтобы «сложить» длину основного шасси, чтобы укоротить его для укладки в гондоле двигателя, в которой он был установлен. Тем не менее, конструкция с одной точкой поворота также привела к многочисленным инцидентам, связанным с разрушением основных узлов для его прототипов планеров .

Отслеживаются

Увеличенная площадь контакта может быть получена с очень большими колесами, множеством колес меньшего размера или гусеничной передачей. Гусеничное шасси производства Dowty было установлено на Westland Lysander в 1938 году для испытаний в такси, затем на Fairchild Cornell и Douglas Boston . В 1951 году компания Bonmartini из Италии установила гусеничное шасси на Piper Cub . Гусеничное шасси также было испытано на C-47, C-82 и B-50. Намного более тяжелый самолет, XB-36, был предоставлен для дальнейших испытаний, хотя не было намерения использовать его на серийных самолетах. Нагрузка на взлетно-посадочную полосу была снижена на треть по сравнению с четырехколесной тележкой B-36.

Экспериментальное гусеничное снаряжение на Б-36 Миротворец

Наземный вагон

Наземная повозка - это долгосрочная (после 2030 года) концепция полета без шасси. Это одна из многих авиационных технологий, предлагаемых для сокращения выбросов парниковых газов. Оставление шасси на земле снижает вес и сопротивление. Оставить его после взлета было сделано по другой причине, то есть с военными целями, во время Второй мировой войны с использованием «тележек» и «тележек» немецкого ракетного истребителя Me 163 B и прототипа реактивного разведчика Arado Ar 234 A. бомбардировщик.

Рулевое управление

Есть несколько типов рулевого управления. Самолет с хвостовым тягачом может управляться только рулем направления (в зависимости от промывки опоры, производимой самолетом для его поворота) со свободно вращающимся хвостовым колесом, или с помощью рулевой тяги с хвостовым колесом, или путем дифференциального торможения (использование независимых тормозов противоположные стороны самолета, чтобы развернуть его, замедляя одну сторону более резко, чем другую). Самолеты с трехопорным шасси обычно имеют рулевую тягу с передним колесом (особенно в больших самолетах), но некоторые позволяют переднему колесу свободно поворачиваться и используют дифференциальное торможение и / или руль направления, как Cirrus SR22 .

Некоторые самолеты требуют, чтобы пилот управлял с помощью педалей руля направления; другие позволяют управлять вилкой или ручкой управления. Некоторые позволяют и то, и другое. У других есть отдельный элемент управления, называемый румпелем , который используется исключительно для рулевого управления на земле.

Руль

Когда самолет управляется на земле исключительно с помощью руля направления, ему требуется значительный воздушный поток, проходящий мимо руля направления, который может создаваться либо движением самолета вперед, либо потоком воздуха от винта. Для эффективного использования рулевого управления требуется значительная практика. Несмотря на то, что ему необходим поток воздуха мимо руля направления, он имеет то преимущество, что ему не требуется никакого трения о землю, что делает его полезным для самолетов на воде, снегу или льду.

Прямой

Рулевое колесо передней опоры (
румпель ) видно как полукруглое колесо слева от траверсы на этой фотографии кабины Боинга 727.

Некоторые самолеты соединяют вилку, рычаг управления или руль направления непосредственно с рулем, используемым для рулевого управления. Манипулирование этими элементами управления поворачивает рулевое колесо ( переднее колесо для трехопорных шасси и хвостовое колесо для тягачей ). Соединение может быть прочным, при котором любое движение органов управления поворачивает рулевое колесо (и наоборот), или может быть мягким, при котором пружинный механизм поворачивает рулевое колесо, но не заставляет его вращаться. Первый обеспечивает положительное рулевое управление, но облегчает скольжение рулевого колеса; последний обеспечивает более мягкое рулевое управление (что упрощает чрезмерный контроль), но снижает вероятность заноса. Самолеты с убирающимся шасси могут полностью или частично вывести из строя рулевой механизм при убранном шасси.

Дифференциальное торможение

Дифференциальное торможение зависит от несимметричного применения тормозов на основных зубчатых колесах для поворота самолета. Для этого самолет должен быть оборудован отдельными органами управления правым и левым тормозами (обычно на педалях руля направления). Носовое или хвостовое колесо обычно не оснащено тормозами. Дифференциальное торможение требует значительного мастерства. В самолетах с несколькими методами рулевого управления, которые включают дифференциальное торможение, дифференциального торможения можно избежать из-за износа тормозных механизмов. Преимущество дифференциального торможения состоит в том, что оно в значительной степени не зависит от любого движения или скольжения носовой части или хвостового колеса.

Культиватор

Руль в самолете - это небольшое колесо или рычаг, иногда доступный для одного пилота, а иногда дублированный для обоих пилотов, который управляет рулевым управлением самолета, когда он находится на земле. Румпель может быть спроектирован для работы в сочетании с другими органами управления, такими как руль направления или ярмо. Например, в больших авиалайнерах румпель часто используется в качестве единственного средства рулевого управления во время руления, а затем руль направления используется для поворота во время взлета и посадки, так что обе аэродинамические поверхности управления и шасси могут управляться одновременно, когда самолет движется с аэродинамической скоростью.

Шины и диски

Два механика заменяют колесо основной стойки шасси на Lockheed P-3 Orion
Штурмовик
Люфтваффе обслуживает колеса и шины главной передачи Heinkel He 177A , февраль 1944 г.

Указанные критерии выбора, например минимальный размер, вес или давление, используются для выбора подходящих шин и колес из каталога производителя и отраслевых стандартов, содержащихся в Aircraft Yearbook, опубликованном Tire and Rim Association, Inc.

Загрузка шестерни

Выбор основных колесных шин производится исходя из статического нагружения. Общая нагрузка на главную передачу рассчитывается исходя из предположения, что самолет рулит на малой скорости без торможения:

где это вес летательного аппарата и , и это расстояние измеряется от самолета центра тяжести (CG) к основному и передней опоре шасси, соответственно.

Выбор шин переднего колеса основан на нагрузке на переднее колесо при торможении с максимальным усилием:

где - подъемная сила, - сопротивление, - тяга, - высота самолета cg от статической линии земли. Типичные значения для сухого бетона варьируются от 0,35 для простой тормозной системы до 0,45 для автоматической системы контроля тормозного давления. Поскольку оба значения и положительны, максимальная нагрузка на переднюю стойку возникает на низкой скорости. Обратная тяга снижает нагрузку на переднюю шестерню, и, следовательно, условие приводит к максимальному значению:

Чтобы гарантировать, что номинальные нагрузки не будут превышены в статических условиях и в условиях торможения, при расчете приложенных нагрузок используется семипроцентный коэффициент безопасности.

Инфляционное давление

При условии, что нагрузка на колесо и конфигурация шасси остаются неизменными, вес и объем шины будут уменьшаться с увеличением давления в шине. С точки зрения проходимости, уменьшение площади контакта шины вызывает более высокую нагрузку на покрытие, что может уменьшить количество аэродромов, доступных для самолета. Торможение также станет менее эффективным из-за уменьшения силы трения между шинами и землей. Кроме того, уменьшение размера шины и, следовательно, размера колеса может создать проблему, если внутренние тормоза будут установлены внутри колесных дисков. Аргументы против более высокого давления имеют такой характер, что коммерческие операторы обычно предпочитают более низкое давление, чтобы максимально продлить срок службы шин и минимизировать нагрузку на взлетно-посадочную полосу. Чтобы предотвратить проколы камнями, Philippine Airlines пришлось эксплуатировать свой самолет Hawker Siddeley 748 с давлением настолько низким, насколько позволял производитель шин. Однако слишком низкое давление может привести к аварии, как на рейсе 2120 Nigeria Airways .

Примерное общее правило требуемого давления в шинах приводится производителем в их каталоге. Goodyear, например, рекомендует, чтобы давление было на 4% выше, чем требуется для данного веса или как часть номинальной статической нагрузки и накачки.

Шины многих коммерческих самолетов должны быть заполнены азотом , а не разбавлены более чем 5% кислорода, чтобы предотвратить самовоспламенение газа, которое может возникнуть в результате перегрева тормозов, выделяющих летучие пары из покрышки.

Военно-морские самолеты используют разное давление при работе с авианосца и на берегу. Например, давление в шинах Northrop Grumman E-2 Hawkeye составляет 260 фунтов на квадратный дюйм на корабле и 210 фунтов на квадратный дюйм на берегу. Сдув на маршруте используется в Lockheed C-5 Galaxy для соответствия условиям аэродрома в пункте назначения, но добавляет чрезмерное усложнение шасси и колесам.

Будущие разработки

Шум Шум в аэропорту - это экологическая проблема, которая привлекла внимание к влиянию аэродинамического шума от шасси. Долгосрочная цель НАСА - ограничить нежелательный шум самолетов в пределах границ аэропорта. Во время захода на посадку шасси опускается на несколько миль от точки приземления, и шасси является основным источником шума планера, за которым следуют развернутые устройства подсветки. При использовании двигателей с пониженной мощностью при заходе на посадку необходимо уменьшить шум планера, чтобы значительно снизить общий уровень шума самолета. Добавление дополнительных обтекателей - это один из подходов к снижению шума от шасси с более долгосрочным подходом к устранению шума при первоначальном проектировании.

Полуактивная передача Согласно спецификациям авиакомпаний, авиалайнер должен совершать до 90 000 взлетов и посадок и преодолевать 500 000 км по земле за весь срок службы. Обычное шасси предназначено для поглощения энергии приземления и неэффективно для снижения вызванных землей вибраций в планере во время посадки, руления и взлета. Вибрации планера и усталостные повреждения могут быть уменьшены с помощью полуактивных масел, которые изменяют демпфирование в широком диапазоне путевой скорости и качества взлетно-посадочной полосы.

Несчастные случаи

Неисправности или человеческие ошибки (или их комбинация), связанные с убирающимся шасси, были причиной многочисленных происшествий и инцидентов на протяжении всей истории авиации. Отвлечение внимания и озабоченность во время посадки сыграли заметную роль в примерно 100 инцидентах с посадкой с повышением передачи, которые происходили каждый год в Соединенных Штатах в период с 1998 по 2003 год. Посадка с повышением передачи, также известная как приземление на живот , - это несчастный случай, который возникает из-за того, что пилот забыл опустить шасси или не смог это сделать из-за неисправности. Посадка с включенной передачей, хотя и редко бывает фатальной, может быть очень дорогой, если она приводит к серьезным повреждениям планера / двигателя. Для винтовых самолетов удар винта может потребовать капитального ремонта двигателя.

Рейс 292 авиакомпании JetBlue Airways , самолет Airbus A320, совершил аварийную посадку на взлетно-посадочной полосе 25L в международном аэропорту Лос-Анджелеса в 2005 году из-за неисправности переднего шасси.

Некоторые самолеты имеют усиленную нижнюю часть фюзеляжа или дополнительные функции для минимизации повреждений конструкции при приземлении с поднятыми колесами. Когда Cessna Skymaster был переоборудован для военной разведки ( O-2 Skymaster ), по длине фюзеляжа были добавлены перила из стекловолокна ; их было достаточно, чтобы поддержать самолет без повреждений, если он приземлился на травянистой поверхности.

Bombardier Даш 8 славится своими проблемами шасси. Произошло три инцидента, все они касались Scandinavian Airlines , рейсов SK1209, SK2478 и SK2867 . Это привело к тому, что Scandinavian удалила все свои Dash 8. Причиной этих инцидентов стал отказавший механизм блокировки. Это также вызвало беспокойство по поводу самолетов у многих других авиакомпаний, которые обнаружили аналогичные проблемы: Bombardier Aerospace заказала заземление всех Dash 8 с наработкой 10000 и более часов, вскоре было обнаружено, что у 19 Horizon Airlines Dash 8 были проблемы с механизмом блокировки, как и у 8 Austrian. Самолеты авиакомпаний , это привело к отмене нескольких сотен рейсов.

21 сентября 2005 года самолет рейса 292 JetBlue Airways успешно приземлился, его носовое шасси было повернуто на 90 градусов в сторону, в результате чего после приземления образовался дождь из искр и пламени.

1 ноября 2011 г. рейс LO16 польских авиалиний LOT из-за технических неисправностей успешно приземлился в варшавском аэропорту имени Фредерика Шопена ; все находившиеся на борту 231 человек избежали травм.

Системы экстренного расширения

На случай выхода из строя механизма выдвижения шасси самолета предусмотрено резервное копирование. Это может быть альтернативная гидравлическая система, ручная рукоятка, сжатый воздух (азот), пиротехническая система или система свободного падения.

Система свободного падения или падения под действием силы тяжести использует силу тяжести для развертывания шасси в нижнем и заблокированном положении. Для этого пилот активирует переключатель или механическую ручку в кабине, которая освобождает фиксатор подъема. Затем гравитация опускает шасси и разворачивает их. После установки шасси механически блокируется, и его можно безопасно использовать для посадки.

Наземный резонанс винтокрылого аппарата

Винтокрылый летательный аппарат с полностью сочлененными несущими винтами может испытывать опасное и самовоспроизводящееся явление, известное как резонанс на земле , при котором несбалансированная система несущего винта вибрирует с частотой, совпадающей с собственной частотой планера, вызывая сильное сотрясение или колебание всего самолета при контакте земля. Резонанс на земле возникает, когда ударная нагрузка постоянно передается на вращающиеся роторы через шасси, в результате чего углы между лопастями ротора становятся неравномерными; это обычно срабатывает, если летательный аппарат касается земли при движении вперед или вбок или приземляется на одном из углов шасси из-за наклонной поверхности или положения самолета в полете. Возникающие в результате сильные колебания могут привести к катастрофическому отказу несущих винтов или других частей, их отсоединению и / или удару по другим частям планера; это может уничтожить самолет за секунды и подвергнуть критическую опасность для людей, если пилот немедленно не начнет взлет или не закроет дроссельную заслонку и не уменьшит шаг несущего винта. Наземный резонанс упоминался в 34 отчетах о происшествиях и авариях Национального совета по безопасности на транспорте в США в период с 1990 по 2008 год.

Винтокрылые летательные аппараты с полностью сочлененными несущими винтами обычно имеют амортизирующее шасси, предназначенное для предотвращения резонанса земли; однако плохое обслуживание шасси и неправильно накачанные шины могут способствовать этому явлению. Вертолеты с шасси с салазками менее подвержены резонансу с землей, чем с колесами.

Безбилетные пассажиры

Известно, что неуполномоченные пассажиры могут безбилетно проехать на более крупных самолетах, взбираясь по стойке шасси и перемещаясь в отсеке, предназначенном для колес. Эта практика сопряжена с огромной опасностью, и сообщается о многочисленных смертельных исходах . Опасности включают нехватку кислорода на большой высоте, температуры значительно ниже точки замерзания, травмы или смерть из-за втягивания шасси в замкнутое пространство и падения из отсека во время взлета или посадки.

Космический корабль

Ракеты-носители

Falcon 9 спускается, сразу после того, как опоры были вытянуты, май 2017 года.

Шасси традиционно не использовалось на подавляющем большинстве ракет-носителей , которые взлетают вертикально и разрушаются при падении на землю. С некоторыми исключениями для суборбитальных вертикальной посадки транспортных средств (например, Masten Xoie или в Armadillo Aerospace " Lunar Lander вызов транспортное средство), или для КЛА , использующей вертикальный взлет, горизонтальные посадочного подход (VTHL) (например, орбитального аппарата Space Shuttle , или им USAF X-37 ), шасси практически отсутствовали на орбитальных аппаратах в первые десятилетия после появления космических технологий, когда орбитальный космический транспорт был исключительной прерогативой национальных монопольных правительственных космических программ . В каждой космической системе до 2015 года использовались одноразовые ускорители для начала каждого набора орбитальной скорости .

Достижения 2010-х годов в области частного космического транспорта , когда возникла новая конкуренция правительственным космическим инициативам , включают явную конструкцию шасси для орбитальных ракет-носителей. SpaceX инициировала и профинансировала многомиллионную программу разработки многоразовой системы запуска для достижения этой цели. В рамках этой программы SpaceX построила и совершила восемь полетов в 2012–2013 годах испытательный автомобиль первого поколения под названием Grasshopper с большим фиксированным шасси, чтобы проверить динамику низковысотного транспортного средства и управление при вертикальной посадке близкого к нему самолета. пустая орбитальная первая ступень. Испытательный автомобиль второго поколения под названием F9R Dev1 был построен с выдвижным шасси. В 2014 году прототип совершил четыре полета - при всех успешных попытках приземления - для испытаний на малой высоте, прежде чем самоуничтожился по соображениям безопасности в пятом испытательном полете из-за заблокированного порта датчика двигателя.

Версия испытательных аппаратов для орбитального полета - Falcon 9 и Falcon Heavy - включает легкое развертываемое шасси для ступени ускорителя: вложенный телескопический поршень на А-образной раме. Общий размах четырех выдвижных опор из углеродного волокна / алюминия составляет приблизительно 18 метров (60 футов), а вес - менее 2100 кг (4600 фунтов); в системе развертывания в качестве рабочего тела используется гелий под высоким давлением . Первое испытание выдвижного шасси было успешно проведено в апреле 2014 года на Falcon 9, возвращающемся с орбитального запуска, и стало первым успешным управляемым мягким приземлением в океане орбитального ускорителя с жидкостным ракетным двигателем. После одного успешного восстановления ракеты-носителя в 2015 году и нескольких в 2016 году восстановление ступеней ракеты-носителя SpaceX стало обычным делом к 2017 году. Посадочные опоры стали обычной рабочей частью орбитальных космических ракет-носителей.

Ожидается, что новейшая ракета-носитель, разрабатываемая в SpaceX, - Starship - будет иметь посадочные опоры на первой ступени, называемой Super Heavy, как Falcon 9, но также будет иметь посадочные опоры на ее многоразовой второй ступени, первой для вторых ступеней ракет-носителей. Первый прототип Starship - Starhopper , построенный в начале 2019 года, имел три неподвижные посадочные опоры со сменными амортизаторами. Чтобы уменьшить массу летательного аппарата и снизить нагрузку на многоразовую конструкцию, долгосрочный план предусматривает вертикальную посадку Super Heavy, чтобы приземлиться непосредственно на стартовой площадке на специальном наземном оборудовании, которое является частью запуска. , но первые испытания большого ускорителя в 2020 году, как ожидается, будут проведены с опорными стойками.

Landers

Космические аппараты, предназначенные для безопасной посадки на внеземные тела, такие как Луна или Марс, известны как посадочные аппараты на ножках (например, лунный модуль Аполлона ) или как посадочные аппараты (например, Марс-следопыт ) в зависимости от их шасси. Устройства для приземления капсул предназначены для приземления в любой ориентации, после чего они могут подпрыгивать и катиться, прежде чем остановиться, и в это время им необходимо дать правильную ориентацию для функционирования. Весь автомобиль защищен от ударов мягким материалом или подушками безопасности и может иметь открывающиеся лепестки для выравнивания положения.

В шасси для Марсианской научной лаборатории были объединены возможности для посадки и передвижения на поверхности .

Для посадки на тела с малой гравитацией шасси может включать в себя прижимные подруливающие устройства, гарпунные якоря и винты опоры для ног, все из которых были включены в конструкцию спускаемого аппарата кометы Philae для резервирования. Они не работали должным образом, в результате чего посадочный модуль подпрыгнул.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки