книги из ГПНТБ / Конструкция летательных аппаратов учеб. пособие для студентов инженер.-экон. фак

Рули ii элероны состоят из лонжерона, нервюр н топкой обшивки. Стрингеры часто вообще отсутствуют. Изгибающий момент воспринимается поясами лонжерона с примыкающими участками обшивки. Поперечная сила в сечении воспринимает­ ся стенкой, а крутящий момент — замкнутым контуром, кото­ рый образует обшивка, а на участке установки узла навески (носок руля разрезан) контур образует стенка лонжерона и обшивка хвостовой части руля (рис. 5.9).

§ 3. УПРУГИЕ КОЛЕБАНИЯ ЧАСТЕЙ КОНСТРУКЦИИ САМОЛЕТА

Жесткость конструкции современного самолета является относительно невысокой, что определяет возможность возник­ новения колебаний и ряда явлении, связанных с упругими де­ формациями конструкции.

Упругие деформации вызывают перераспределение аэро­ динамических сил и появление дополнительных инерционных сил. которые определяются взаимными смещениями частей конструкции при ее деформировании.

Явления, связанные с взаимодействием аэродинамических, упругих и инерционных сил, действующих на элементы конст­ рукции, изучаются специальным разделом механики самоле­ та — теорией аэроупругости. Рассмотрим кратко аэроупругие явления, наиболее опасные для прочности авиационных кон­ струкций.

1. Бафтипг — вынужденные колебания хвостового опе­ рения самолета, обусловленные аэродинамическими импуль­ сами. вызванными спутной струей позади крыльев, гондол, надстроек фюзеляжа или других элементов самолета.

Чтобы предотвратить бафтипг, необходимо стремиться к улучшению обтекания частей самолета, лежащих впереди хво­ стового оперения. Необходимо также выносить хвостовое опе­ рение из зоны спутной струи крыла.

2. Флаттер — самовозбуждающиеся колебания крыла или других частей самолета при достижении определенной скоро­ сти полета, называемой критической скоростью флаттера.

Основным средством повышения критической скорости флаттера крыла является увеличение его жесткости на круче­ ние (увеличение толщины обшивки и площади контура). Эф­ фективным средством борьбы с флаттером крыла является также крепление двигателей на крыле с большим выносом их

102

вперед. Инерционные силы двигателей в этом случае вызы­ ваю! такие деформации крыла, которые затрудняют возник­ новение флаттера.

Наиболее эффективным средством борьбы с формами флаттера, которые возбуждаются рулями, является весовая балансировка последних.

Весовая балансировка осуществляется постановкой сосре­ доточенных или распределенных грузов (балансиров) в носке элеронов и рулей таким образом, чтобы центр тяжести органов управления располагался впереди осп их вращения.

Г ЛАВ А 6

ШАС СИ

§ I. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Шасси — система опор, необходимая самолету для выпол­ нения взлета и посадки (разбега и пробега), стоянки и манев­ рирования по аэродрому. Вес шасси составляет значительную часть веса самолета.

К шасси предъявляют следующие основные технические требования:

1. Конструкция и расположение шасси должны обеспечи­ вать устойчивость и управляемость на всех наземных режимах эксплуатации самолета и возможность убирания в полете. Для нескоростных самолетов возможно применение частично уби­ рающего пли полностью неубнрающего шасси.

2.Конструкция и схема расположения шасси па самолете должны обеспечивать необходимую проходимость — возмож­ ность движения по поверхности аэродрома, соответствующего условиям применения самолета.

3.Конструкция шасси должна иметь амортизацию для смягчения ударов при посадке и движении по неровностям аэродрома.

4.Конструкция шасси должна удовлетворять требованиям норм прочности, обеспечивать необходимый ресурс при наи­

меньшем весе.

103

§ 2. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ ШАССИ НА САМОЛЕТЕ

Схема расположения шасси характеризуется количеством опор (ног) и их размещением относительно центра тяжести

Выбор той или иной схемы шасси производится с учетом взлетной и посадочной скоростей, общей компоновки самолета, условий эксплуатации и других факторов.

1. Сравнение схем расположения шасси на самолете

На современных самолетах наиболее распространенной схемой шасси является схема с носовой опорой. Шасси с носо­ вой опорой включают две главные опоры: переднюю (носовую) и предохранительную хвостовую опору. Достоинства этой схе­ мы состоят в следующем:

1 ) возможность интенсивного торможения колес без опа­ сения опрокидывания па носовую часть фюзеляжа:

2 ) хорошая путевая устойчивость самолета с ориентирую­ щейся передней опорой при движении по аэродрому со сносом;

3)простая техника пилотирования на режиме посадки и взлета;

4)хороший обзор из кабины летчика при рулении;

5)при трехточечиом положении самолета газовая струя реактивных двигателей выходит почти параллельно поверх­

ности аэродрома.

К недостаткам этой схемы относятся:

]) большие нагрузки, действующие на носовую опору при переваливании самолета на нос после приземления, при ин­ тенсивном торможении, при максимальном режиме работы двигателей (старт), при движении по неровному или вязкому грунту;

2 ) плохая проходимость по мягкому грунту из-за увязания в нем колес носовой опоры;

104

CX^cri

' h

Z Z £ Z - _

5 — подкрыльная опора.

105

3 ) возможность появления на большой скорости движения самолета по земле самовозбуждающпхеи колебании колес но­ совой опоры относительно осп ориентировки (оси вращения опоры) — «шимми». Для их предотвращения необходимо устанавливать гасители колебаний (демпферы).

Велосипедное шасси может применяться на скоростных самолетах с топким крылом, не обеспечивающим уборку в не­ го главных опор, и па самолетах вертикального взлета и по­ садки. гак как позволяет избежать попадания выхлопных га­ зов двигателей на опоры и колеса. Основными недостатками, препятствующими широкому применению этой схемы шасси,

фюзеляжа: недостаточная поперечная устойчивость самолета па малой скорости руления н па стоянке.

Шасси с хвостовой опорой применяется в настоящее время на некоторых пескоростпых самолетах, эксплуатирующихся па грунтовых аэродромах.

2.Параметры, характеризующие расположение шасси

сносовой опорой на самолете

Расположение шасси на самолете характеризуется угло­ выми параметрами и величиной базы и колеи шасси.

Угловые параметры расположения шасси па самолете опре­ деляются следующими условиями:

1. Возможностью переваливания самолета на переднюю опору шасси под действием силы веса даже из положения с опущенной до земли хвостовой предохранительной опорой.

2. Обеспечением посадочного угла атаки крыла и отсутст­ вием касания земли хвостовой опорой. Поэтому необходимо, чтобы

я усг T "I- ^ ^ ^ПОС’

где ХуСТ — установочный угол атаки крыла, равен углу атаки крыла на основном крейсерском режиме полета, обычно ауст — 1°-ъ-4°;

:р — стояночный угол осп фюзеляжа.

106

3. Необходимостью управлять углом разбега самолета (за счет отрыва от ВПГ1 передней опоры). С этой целью угол ата­ ки крыла при трехточечном положении самолета не должен превышать наименьшего значения угла при разбеге

4. При посадке с креном в 10° крыло самолета или гон­ долы двигателей не должны касаться поверхности аэродрома.

На выбор угловых параметров накладывается требование: наименьшее расстояние между поверхностью самолета (или винтом) и землей должно быть не менее 200 мм при сред­ ней высоте неровностей аэродрома 120 мм. Это условие долж­ но соблюдаться при всех неблагоприятных сочетаниях обжа­ тия амортизации.

а b уменьшается эффективность управления движением само­ лета по земле посредством поворота передних колес, так как уменьшается нагрузка на переднюю опору. По статистике й/6 = 0,05 ~ 0,1.

Колея шасси В (рис. 6.1,6) влияет на поперечную устойчи­ вость самолета при движении его по земле. При прочих рав­ ных условиях:

—уменьшение В увеличивает склонность самолета к опро­ кидыванию на крыло при боковом скольжении или крутом развороте и поперечному раскачиванию при движении по не­ ровностям аэродрома;

—увеличение В приводит к возникновению значительных разворачивающих моментов при передних ударах в главные опоры.

§ 3. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЧНОСТИ ШАССИ

Для обеспечения прочности, жесткости и долговечности шасси нормы прочности рассматривают ряд случаев нагруже­ ния, в которых указываются варианты нагрузок, действующих на конструкцию шасси.

Во всех случаях нагружения самолета гражданской авиа­ ции на земле коэффициент безопасности для шасси назначает­ ся /= 1 ,5 . Для всех других частей самолета /= 1 ,6 5 . Эта мера позволяет повысить безопасность пассажиров, так как при грубой посадке шасси будет разрушаться раньше, чем конструкция самолета.

В соответствии с нормами прочности шасси должно выдер­ живать нагрузки, действующие во всех случаях нагружения. Долговечность шасси выражается количеством посадок.

§ 4. АВИАКОЛЕСА

Вес авиаколес составляет 1,5-^-2% от взлетного веса само­ лета (35-7-55% от веса шасси). Тип колес влияет на воз­ можность эксплуатации самолета на аэродромах определен­ ного класса, что существенно сказывается на экономичности самолета.

В настоящее время на основных опорах применяются тор­ мозные, а на передних, задних и подкрыльных опорах — иетормозные колеса.

Авиаколесо (рпс. 6.2 ,а) состоит из барабана с ребордой, тормозного устройства и пневматика. Пневматик состоит из покрышки и камеры. На некоторых самолетах применяются бескамерные пневматики, что позволяет уменьшить вес колес.

1.Пневматики

Взависимости от формы пневматика и величины внутрен­ него давления воздуха различают колеса полубаллонные, ароч­ ные, высокого и сверхвысокого давления (рнс. 6.2 ,6 , табл. 6.1 ).

108

t)

Рио. 6.2. Апнаколеса: а) — конструкция: 1 — барабан, 2 — реборда, 3 — тормозное устройство, 4 — камера, 5 — покрышка; б) — пневматик:

1 — полубаллонный, 2 — арочный, 3 — высокого давления, 4 — сверхвысокого давления; в) - диаграмма обжатия пневматика.

109

Конструкции авиаколес отечественных самолетов подчи­ няются стандартам, которые периодически пересматриваются и обновляются. Все данные колес содержатся в каталогах. Там же даются диаграммы обжатия колес при разных давле­ ниях зарядки пневматика р,1и (рис. G.2,o). Характерные точки диаграммы:

/1 К

2. Тормоза

Торможение современных скоростных и тяжелых самоле­ тов — одна из проблем, имеющих большое экономическое значение, так как эффективное торможение позволяет резко сократить длину ВПП. Колесные тормоза основных опор по­ зволяют сократить длину пробега после приземления па 50%. Сила торможения колес на пробеге должна быть возможно большей, а износ пневматикой меньший.

310

После начала торможения колес, но мере увеличения тор­ мозного момента на колесе, угловая скорость вращения колеса уменьшается до нуля, т. е. до возникновения «юза» — про­ скальзывания колеса но поверхности ВПП.

Возникновение «юза» приводит к большому износу пнев­ матика колес и падению силы торможения, так как коэффи­ циент трения / Г|)СК при скольжении колеса меньше, чем при качении из-за наличия «смазки» — стертого слоя резины. Уменьшение силы торможения приводит к увеличению длины пробега самолета.

,Нетчику очень сложно регулировать величину тормозного момента так, чтобы с одной стороны не было «юза», а с дру­ гой — сила торможения была бы наибольшей. Поэтому на современных самолетах устанавливаются автоматы торможе­ ния, которые быстро растормаживают колесо при возникнове­ нии «юза» и включают торможение при раскрутке колес на пробеге. Автомат торможения позволяет тем самым значи­ тельно увеличить силу торможения колес на пробеге самолета и уменьшить износ ппевматиков-

На самолетах применяются колодочные, камерные и диско­ вые тормоза: Наиболее эффективными и самыми распростра­ ненными являются дисковые тормоза.

3. Подбор колес главной опоры. Проходимость самолета по аэродрому

Подбор колес ведется в следующей последовательности: 1. Определяется стояночная нагрузка па одно колесо глав­

ной опоры шасси:

-при взлетном весе (рис. б. 1,(5)

где i — число колес на главной опоре шасси;

— при посадочном весе

2. По ЭТТ выбирается тип колес в соответствии с клас­ сом ВПП.

111