Стойка – основной силовой элемент шасси, связывающий колесо с силовой схемой агрегата самолета. В большинстве случаев внутри стойки размещается амортизатор, и тогда стойка называется амортизационной.

В зависимости от назначения, характера нагружения и выполняемой работы различают следующие основные элементы стойки шасси: силовые элементы, элементы кинематики и управления, амортизирующие устройства.
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 по земле.

Рис. 8.3. Типы стоек: а – телескопическая; б – рычажная; в – полурычажная.

Телескопические стойки (рис. 8.3.а ) устанавливают на самолетах, эксплуатируемых на бетонных и хорошо укатанных грунтовых ВПП, т.к. такая стойка плохо воспринимает продольные и боковые силы. Телескопическая стойка при посадке самолета воспринимает вертикальную составляющую действующей силы, горизонтальную составляющую такая стойка не амортизирует. Для частичной амортизации горизонтальной составляющей телескопические стойки обычно устанавливаются с небольшим наклоном и выносом колеса вперед (на самолете ТЛ-2000 установлена телескопическая стойка с пружиной). Телескопические стойки конструктивно проще, легче и надежнее рычажных, но подвергаются большим изгибающим нагрузкам, ухудшающим перемещение штока амортизатора и снижающим эффективность его уплотнений.

8.2.3. Самовозбуждающиеся колебания колёс передней опоры шасси (шимми)

На стойках шасси со свободно ориентирующимися колесами, самовозбуждающиеся колебанияпередней опоры шасси или шимми могут возникать на определённой скорости движения самолёта во время разбега или пробега. Эти колебания вызывают интенсивную вибрацию носовой части фюзеляжа и приборной доски. Вибрация затрудняет наблюдение за приборами, может вывести из строя бортовое оборудование, привести к срыву пневматика, поломки стойки и разрушению конструкции носовой части фюзеляжа.

Природа явления шимми была исследована в 1945 году академиком М. В. Келдышем.

Рассмотрим физическую картину возникновения шимми. Колесо передней опоры шасси в процессе разбега или пробега может совершать два взаимосвязанных движения (Рис. 8.4.). Во – первых, как самоориентирующееся, оно может разворачиваться на некоторый угол относительно оси стойки.

Во – вторых, оно может смещаться относительно линии движения самолёта на некоторую величину λ. Боковое смещение λ обусловлено в основном деформацией пневматика и частично деформацией стоки, а также возможно за счёт люфтов в стойке. Деформация пневматика и стойки вызывается силой сцепления (трения) между колесом и поверхностью аэродрома.

Колесо начинает двигаться по криволинейной траектории, похожей на синусоиду, и одновременно его плоскость периодически отклоняется от вертикали в стороны. С увеличением скорости колебания могут прогрессировать и вызвать срыв пневматика и разрушение стойки.

Критическая скорость шимми уменьшается при увеличении сил трения между пневматиком и грунтом. Поэтому с увеличением нагрузки на переднюю опору шимми будет возникать при меньшей скорости движения самолета. Явление шимми более вероятно на сухой бетонной полосе, имеющей коэффициент трения больший, чем на полосе с травяным покровом или влажной бетонной полосе.

Рис. 8.4. Схема возникновения самоколебаний передней стойки шасси

ШАССИ САМОЛЕТА

Компоновка шасси

Шасси самолета представляют систему опор, необходимых для маневрирования по аэродрому, разбега и пробега самолета при взлете, посадке и стоянки. Во время взлета и посадки шасси поглощает и рассеивает кинетическую энергию ударов и поступательного движения.

Шасси должно обеспечивать устойчивое движение самолета во время пробега, заданную проходимость по грунту и иметь минимальный вес и габариты.

По количеству и взаимному расположению шасси различают следующие компоновочные схемы.

Трехопорные шасси с хвостовой опорой (рис. 4.1 а) характеризуется посадочным углом φ между осью самолета и касательной к главной и задней опорам; противокапотажным углом γ между вертикалью при взлете и прямой, соединяющей центр тяжести самолета и точку касания главной опоры; углом выноса шасси λ= γ+ φ., колеей шасси В ш, представляющей расстояние между главными опорами.

Рассмотренная схема шасси обладает рядом недостатков – плохая путевая устойчивость, опасность капотирования при резком торможении, наклонный пол кабины при стоянке, возможность взмывания самолета при посадке.

С увеличением посадочных скоростей эти недостатки стали проявляться в большей степени. Поэтому схема шасси с хвостовой опорой, обладающая минимальным весом, применяется на легких самолетах с поршневыми двигателями.

Рис.4.1. Схемы шасси

Основной схемой шасси современных самолетов является трехопорная схема с носовым колесом (рис. 4.1 б).

Она характеризуется следующими параметрами: посадочным углом φ между осью фюзеляжа и касательной к главным опорам и нижней точки хвостовой части фюзеляжа; стояночным углом φ с между осью фюзеляжа и плоскостью земли; противокапотажным углом γ; высотой шасси Η; высотой главных опор e, относительно центра тяжести, колеей шасси B ш и базой шасси в ш, представляющей расстояние между носовой и главными опорами

Рассмотренная схема шасси обеспечивает хорошую путевую устойчивость, ухудшению проходимости по грунту, снижению безопасности при поломке носового колеса, возможности самовозбуждающихся колебаний типа шимми.

Велосипедная схема шасси (рис. 4.1. в) характеризуется наличием двух основных опор, расположенных под фюзеляжем, и подкрыльных опор, предохраняющий самолет от опрокидывания на крыло. Шасси характеризуется теми же параметрами, что и предыдущая схема и отличается лишь большим выносом шасси относительно центра тяжести. Велосипедная схема шасси является вынужденной и применяется для истребителей- бомбардировщиков с высоко - расположенным тонким крылом.

Из-за сравнительно большой нагрузки на носовую опору затруднен отрыв самолета при взлете. Для облегчения взлета применяются механизмы «вздыбливания » передней опоры или «приседания» задней опоры. Это значительно утяжеляет вес шасси и усложняет технику пилотирования.

Многоопорные шасси применяются на тяжелых самолетах, эксплуатирующихся на грунтовых аэродромах. Для повышения проходимости самолета требуется большое количество колес или дополнительные опоры. Дополнительная центральная опора смещается относительно основных для удобства уборки шасси в фюзеляж. Для улучшения маневренности самолета задняя стойка может выполняться управляемой.

Конструктивно- силовые схемы шасси

Нога шасси современных самолетов состоит из опорных элементов (колес, лыж) ; амортизаторов для поглощения кинетической энергии; амортизаторных стоек, механизмов уборки и выпуска шасси; замков, фиксирующих шасси в убранном и выпущенном положении; механизмов поворота и управления шасси.

На самолетах применяются преимущественно три схемы шасси:

· ферменная,

· балочная

· и ферменно-балочная или подкосная.

Ферменная конструкция является наиболее легкой, поскольку основными элементами служат подкосы, работающие на растяжение- сжатие. Ферменные стойки применяются на не убирающимся шасси легких самолетов (например, АН-2) и поэтому распространены сравнительно редко.

Балочная схема (4.2.а) наиболее проста по конструкции и компактна. Стойка закреплена шарнирно по оси О-О \ и фиксируется замком или упором. В узле крепления изгибающий момент достигает наибольшей величины. При большой длине стойки шасси получаются тяжелыми. Для уменьшения нагрузки в узле крепления применяются подкосы, разгружающие амортизаторную стойку в одной или двух плоскостях. Такая схема называется подкосной или ферменно-балочной (4.2.б).

Конструкция шасси состоит из амортизаторной стойки 1, боковых подкосов 2, траверсы с цапфами 3, цилиндра- подъемника 4, складывающегося лобового подноса 5, механизма поворота колес 6. двухзвенника (шлиц-шарнир) 7, колес 8.

Стойка является основным элементом шасси, связывающая опоры шасси с конструкцией шасси с конструкцией самолета. Внутренняя полость стойки используется для устройства амортизатора.

Подкосы шасси служат дополнительными опорами стойки и разгружают ее от изгибающего момента и увеличивают жесткость конструкции.

Траверса представляют верхнюю часть стойки, предназначенные для крепления ноги шасси с конструкцией самолета.

Цилиндр- подъемник служит для уборки и выпуска шасси, а также для фиксации шасси в выпущенном положении.

Механизм поворота колес обеспечивает поворот колес передней ноги шасси для маневрирования самолета по аэродрому и предотвращает возникновение самовозбуждающихся колебаний типа шимми

Двухзвенник - устройство, состоящее из двух звеньев, соединяющих шток амортизаторной стойки с цилиндром и препятствующих повороту штоку в цилиндре.

Колесо состоит из пневматиков, барабана и тормозных устройств.

В зависимости от крепления колес к стойке различают рычажную подвеску колес (4.2.а) и телескопическую (4.2.б).

В стойках с рычажной подвеской колесо крепится к рычагу, поворачивающемуся относительно оси шарнира. Благодаря этому рычажные стойки способны амортизировать горизонтальные составляющие ударных нагрузок.

Недостатком рычажных стоек является большой вес и габариты.

В телескопических стойках колеса крепятся непосредственно на штоке амортизатора.

Такая стойка амортизирует нагрузки, действующие только вдоль ее оси. Для амортизации горизонтальных составляющих стойка устанавливается под некоторым углом к вертикали.

На тяжелых самолетах с целью уменьшения нагрузок на одно колесо применяются стойки с многоколесовыми тележками (рис. 4.3.), имеющие 4-8 колес.

Нога шасси состоит из амортизаторной стойки 1, выполненной как одно целое с траверсой, штока 2 сварной конструкции, в нижней части которого располагается узел крепления тележки 4.

Рама тележки крепится к штоку шарнирно, что уменьшает неравномерность нагружения колес при движении самолета по неровному грунту и разгружает стойку от изгиба. Требуемое положение перед посадкой придается тележке стабилизирующим амортизатором 8. Повороту тележки относительно оси стойки препятствует шлиц-шарнир 7. Для удобства уборки шасси стойка наклонена вперед по полету. Уборка и выпуск шасси осуществляется гидравлическим цилиндром подкосом 9, который в выпущенном положении выполняет роль подкоса.

Тележка (рис. 4.4.) служит для крепления колес. Она состоит из продольной балки 8; двух осей 2 для крепления 4 колес; двух передних 15 и двух задних тормозных тяг и тормозных рычагов 4,12, служащих для торможения колес; узла подвески тележки 9.

Шасси с многоколесными тележками довольно сложны по конструкции, имеют большой вес и ухудшают маневренность самолета при движении по грунту.

Изобретение относится к авиации, в частности к взлетно-посадочным устройствам, и предназначено для управления движением самолета на взлете, посадке и рулении по аэродрому. Целью изобретения является повышение безопасности управления передней опорой шасси самолета. Система управления содержит штурвалы 1 с установленными на них переключателями 21, установленные по правому и левому бортам кабины рукоятки управления 6, колонки которых кинематически соединены между собой и с центрирующим цилиндром 12, педали 2, связанные между собой через проводку 3 и с входными валами датчиков 4 малых углов поворота стойки шасси, задающие датчики 15 больших углов поворота стойки шасси, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего блока управления 5. Каждый блок управления 5 связан с соответствующим электрогидравлическим агрегатом управления 22, соединенным с силовым цилиндром 23 механизма поворота 24 колес стойки шасси, связанного с датчиками 25 обратной связи, при этом выходы этих датчиков соединены с соответствующими блоками управления 5. Система снабжена механизмом 18 переключения режимов, кинематически связанным с колонкой одной из рукояток управления, например с колонкой 8 рукоятки 6, и имеющим магнитоуправляемые выключатели, соединенные через две параллельные цепи с переключателем, установленным на штурвале, и механизмом подключения задающих датчиков 15 больших углов поворота стойки шасси, кинематически связанным с колонкой 9 рукоятки 7 и с дополнительным центрирующим цилиндром 17. 5 ил.

Изобретение относится к авиации, а более конкретно к взлетно-посадочным устройствам, и предназначено для управления движением самолета на взлете, посадке и рулении по аэродрому. Известна система управления передней опорой шасси самолета, содержащая штурвалы управления с переключателями, установленные по левому и правому бортам кабины рукоятки управления. Колонки каждой рукоятки кинематически связанные между собой и с центрирующим цилиндром, а также с входными валами соответствующих задающих датчиков больших углов поворота стойки шасси. Система содержит также педали левого и правого пилотов, кинематически связаны между собой и с входными валами задающих датчиков малых углов поворота стойки шасси. При этом выход каждого датчика соединен с соответствующими входами блоков управления. Кроме того, система содержит также датчики обратной связи, входные валы которых кинематически связаны с механизмом поворота колес, а выходные с упомянутым блоком управления. Кроме того, на каждом штурвале установлено по одному трехпозиционному переключателю режимов работы системы, каждый из которых связан с соответствующим ему упомянутым блоком управления, а блоки управления электрически соединены с соответствующим электрогидравлическими агрегатами управления, соединенными с соответствующими силовыми цилиндрами исполнительного механизма поворота колес. Эта система обеспечивает управление самолетом как в режиме руления по аэродрому, так и на режиме взлета и посадки, т.е. обеспечивает управление поворотом стойки шасси на большие и малые углы. Использование трехпозиционного выключателя для переключения режимов работы системы через блок управления на режим "Взлет-посадка", выключенный режим и режим "Руление" заставляет летчика внимательно следить за тем, в какую именно позицию необходимо установить выключатель, особенно на взлетно-посадочных режимах. Это отвлекает летчика, в результате чего снижается безопасность управления передней опорой шасси самолета. Технической задачей изобретения является повышение безопасности управления передней опорой шасси самолета. Это достигается тем, что система управления передней опорой шасси самолета, содержащая штурвалы управления, на которых установлены переключатели, установленные по правому и левому бортам кабины рукоятки управления, колонки которых кинематически соединены между собой и с центрирующим цилиндром, педали управления, также кинематически связанные между собой и с входными валами датчиков малых углов поворота стойки шасси, задающие датчики больших углов поворота стойки шасси, причем выход каждого датчика больших углов поворота соединен с входом соответствующего блока управления, каждый из которых связан с соответствующим электрогидравлическим агрегатом управления, соединенным с силовым цилиндром исполнительного механизма поворота колес, датчики обратной связи, входные валы которых кинематически связаны с механизмом поворота колес, а выходы с блоками управления, она снабжена механизмом переключения режимов, кинематически связанным с колонкой одной из рукояток управления и имеющим магнитоуправляемые выключатели, соединенные через две параллельные цепи включения с переключателем, установленным на штурвале, и механизмом подключения задающих датчиков больших углов поворота стойки шасси, кинематически связанным с колонкой другой рукоятки управления и с дополнительным центрирующим цилиндром. В результате этого летчик пользуется переключателем, установленным на штурвале, только для включения системы, одновременно, при этом включается режим "Взлет-посадка", а для перехода на режим "Руление" он привычно пользуется одной из рукояток, при повороте которых кинематическая связь колонки управления левой рукоятки с механизмом переключения режимов вызывает срабатывание выключателей, соединенных с блоком управления, и система автоматически переключается на этот режим. Таким образом, летчик отвлекается только один раз для включения системы, далее его внимание уже не отвлекается на переключение режимов, что и позволяет повысить безопасность управления передней опорой шасси самолета. На фиг.1 показана функциональная схема предложенной системы управления; на фиг.2 электрическая схема механизма переключения режимов; на фиг.3 - общий вид механизма переключения режимов; на фиг.4 вид А фиг.3; на фиг.5 - механизм подключения задающих датчиков больших углов поворота. Система управления передней опорой шасси самолета содержит штурвалы 1 и педали 2 левого и правого пилотов. Педали 2 через проводку 3 соединены между собой и с входными валами задающих датчиков 4 малых углов поворота стойки шасси, выходы которых соединены с блоками управления 5. Система содержит также рукоятки 6 и 7, колонки 8 и 9 которых через проводку 10 соединены между собой и через качалку 11 с пружинным цилиндром 12. Кроме того, колонка 9 правой рукоятки 7 через зубчатый сектор 13 и рейки 14 соединена с входными валами задающих датчиков 15 больших углов поворота стойки шасси, выходы которых соединены с блоками управления 5, при этом зубчатый сектор 13 через проушина 16 соединен с дополнительным пружинным цилиндром 17, а колонка 8 левой рукоятки 6 соединена с механизмом 18 переключения режимов, имеющим магнитоуправляемые выключатели 19, которые через две параллельные цепи 20 соединены с переключателями 21, установленными на штурвалах 1. Кроме того, выключатели 19 соединены с входом блока управления 5. Каждый из блоков управления 5 соединен с соответствующим электрогидравлическим агрегатом управления 22, а они, в свою очередь, с соответствующими силовыми цилиндрами 23 механизма поворота колес стойки шасси 24, снабженного датчиками 25 обратной связи, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления 5. При этом в механизме 18 переключения режимов на кронштейне 26 установлены магнитоуправляемые выключатели 19 и двуплечие качалки 27. На одном плече каждой качалки с возможностью регулировки установлены шторки 28, а на другой по одному ролику 29 для взаимодействия с соответствующим кулачком 30, неподвижно установленным на колонке 8 левой рукоятки. Качалки 27 соединены между собой пружиной 31, прижимающей ролики к рабочей поверхности кулачка 30. Система работает следующим образом. При взлете и посадке летчик устанавливает переключатель 21 во включенное положение. При этом питание через нормально замкнутые контакты магнитоуправляемых выключателей 19 поступает на блоки управления 5 в канал взлета-посадки. При перемещении летчиком педалей 2 поворачиваются валы задающих датчиков 4 малых углов поворота стойки шасси, с выхода которых поступает сигнал в блок управления 5. Одновременно в блок управления 5 поступают сигналы с датчиков 25 обратной связи, в результате чего в блоке управления 5 возникает сигнал рассогласования, который поступает в электрогидравлические агрегаты управления 22 и, в зависимости от величины этого сигнала происходит соответствующая подача рабочей жидкости в ту или другую полости цилиндров 23, а в результате этого происходит поворот стойки шасси 24 на заданный угол, т.е. до тех пор, пока величины сигналов, поступающих в блок управления 5 с датчиков 4 и с датчиков 24, не сравняются. Для управления самолетом на малых скоростях /посадка, руление/ поворачивают одну из рукояток 6 или 7, при этом колонки 8 и 9 поворачиваются. Вместе с колонкой 8 поворачивается установленный на ней кулачок 30, который входит в соприкосновение с соответствующим роликом 29, в результате чего качалки 27 поворачиваются, шторки 28 расходятся и через нормально разомкнутые контакты магнитоуправляемых выключателей 19 питание поступает в блок управления 5 в канал "руление". Одновременно поворачивается колонка 9 с упором 32 до совмещения с прорезью зубчатого сектора 13. Дальнейший поворот колонки 9 вызывает поворот зубчатого сектора 13 и перемещение реек 14, которые поворачивают валы задающих датчиков 15. Сигналы с датчиков 15 поступают в блоки управления 5. Одновременно в блоки управления 5 поступают сигналы с датчиков 25 обратной связи, в результате чего в блоке управления 5 возникает сигнал рассогласования, который поступает в электрогидравлические агрегаты управления 22 и, в зависимости от величины этого сигнала происходит соответствующая подача рабочей жидкости в ту или другую полости цилиндров 23, а в результате этого происходит поворот стойки шасси 24 на заданный угол. Одновременно с поворотом зубчатого сектора 13 включается в работу соединенный с ним пружинный цилиндр 17, который возвращает валы датчиков 15 в нейтральное положение при возвращении рукояток 6 и 7 в нейтральное положение, которое при отпускании возвращаются в это положение с помощью пружинного цилиндра 12. Подключение в работу датчиков 15 больших углов поворота происходит только после переключения режимов работы системы магнитоуправляемыми выключателями 19 с режима "Взлет-посадка" на режим "Руление" в механизма переключения 18. Это обеспечивается наличием зазора е между упором 32 на колонке 9 и стенками паза, выполненного на зубчатом секторе 13. Таким образом, так как переключатель 21 имеет только две рабочие позиции "Включено" "Выключено", летчик включает его при посадке и больше уже не обращает на него внимание, так как переключение на режим "Руление" осуществляется привычным способом с помощью рукояток 6 или 7. Использование предложенной системы позволит повысить безопасность управления передней опорой самолета как на взлетно посадочных режимах, так и на режимах руления.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система управления передней опорой шасси самолета, содержащая штурвалы управления с установленными на них переключателями, установленные по правому и левому бортам кабины рукоятки управления, колонки которых кинематически соединены между собой и с центрирующим цилиндром, педали управления, также кинематически связанные между собой и с входными валами датчиков малых углов поворота стойки шасси, задающие датчики больших углов поворота стойки шасси, причем выход каждого датчика больших углов поворота соединен с входом соответствующего блока управления, каждый из которых связан с соответствующим электрогидравлическим агрегатом управления, соединенным с силовым цилиндром исполнительного механизма поворота колес, датчики обратной связи, входные валы которых кинематически связаны с механизмом поворота колес, а выходы с блоками управления, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом переключения режимов, кинематически связанным с колонкой одной из рукояток управления и имеющим магнитно-управляемые выключатели, соединенные через две параллельные цепи включения с переключателем, установленным на штурвале, и механизмом подключения задающих датчиков больших углов поворота стойки шасси, кинематически связанным с колонкой другой рукоятки управления и с дополнительным центрирующим цилиндром.

Проектировочный расчет шасси включает в себя подбор колес, амортизатора, а также геометрических параметров стойки и ее составляющих элементов.

Описание стойки шасси

Основные стойки четырёхколёсные, убираются назад по полёту в гондолы, с одновременным переворотом тележки и установкой её вдоль стойки (подобная кинематика широко используется на туполевских машинах). Колёса типа КТ-81/3 с размерностью 930х305 мм. Передняя стойка убирается назад по полёту, в нишу в передней части фюзеляжа. Колёса К-288 с пневматическими шинами высокого давления размерностью 660х200 мм. Ширина колеи основных стоек шасси -- 9.45 м (рисунок 5.1.1).

Рисунок 5.1 - Основная стойка шасси

На тормозных колёсах основных стоек установлена антиюзовая автоматика.

Разворот колёс передней стойки осуществляется посредством педалей у лётчиков. В рулёжном режиме угол разворота составляет ± 55є, во взлётно-посадочном режиме угол разворота ± 8є30ґ. При буксировке самолёта колёса ставятся в режим самоориентирования.

Нетормозное колесо К-288 представляет собой литой барабан из магниевого сплава со съемной ребордой 3, состоящий из двух половин, соединенных между собой болтами. Съемная реборда удерживается на барабане от боковых усилий буртиком, а отпроворотов -- насечкой на буртике и торце реборды. Для предотвращения попадания грязи во внутреннюю полость барабанов колес барабаны имеют защитные щитки 1, 4. Давление в пневматиках колес передней ноги -- 9+0.5 кгс/см2, разность давления в шинах не должна превышать 0.25 кгс/см2. Стояночная усадка пневматиков равна 20 -- 45 мм в диапазоне взлетных масс и 15--40 мм в диапазоне посадочных масс. В процессе эксплуатации колес допускается сетка старения шин, проколы и порезы глубиной до первого слоя корда длиной не более 40 мм, износ протектора по всей окружности без повреждения первого слоя корда.

Исходные данные

Выполнен расчет основной стойки шасси схемы с носовым колесом и соответствующими параметрами:

b=9.45м; а=14.12м; =0.24 рад; r =2 - количество стоек; =4 - количество колес на основной стойке. При расчете учтем, что проектируемый самолет будет эксплуатироваться на бетонных ВПП.

Подбор колес

Подбор колес начинается с выбора типов пневматика, который выбирается с учетом условий эксплуатации и значений посадочной и взлетной скоростей.

Так как самолет садится на бетонную ВПП, то следует установить пневматики высокого давления. Для стояночной нагрузки на колесо:

По полученным данным из сортамента авиационных колес выбираем колесо КТ 81/2 с характеристиками: , .

При этом условия, - выполняются.

Пересчитаем характеристики колес:

Коэффициент грузоподъемности колеса: .

Коэффициент перегрузки: .

При этом требование удовлетворяется. Учитывая то, что самолет садится на бетонную ВПП, принято. Тогда эксплуатационные нагрузки на колесо:

Так как стойка содержит спаренные колеса, то при посадке более нагруженное колесо воспринимает усилие: .

Определение основных параметров амортизатора

Эксплуатационная работа, поглощаемая амортизатором и пневматиком при посадке:

где - редуцированная масса;

Приведенная вертикальная составляющая скорости самолёта во время удара.

Одна стойка воспринимает эксплуатационную работу:

Вычислена эксплуатационная работа, поглощаемая одним пневматиком при посадке.

где - максимально допустимая работа;

Максимально допустимое обжатие пневматика;

Максимально допустимое усилие.

где - стояночное обжатие пневматика;

Коэффициент эксплуатационной перегрузки при посадке.

Для потребной энергоёмкости амортизатора получим:

Ход амортизатора вычислен по формуле:

где - эксплуатационная работа амортизатора;

Коэффициент полноты диаграммы обжатия амортизатора при восприятии работы;

Передаточное число при ходе поршня.

Полагаем, что стойка телескопическая и в момент касания колёсами земли ось стойки перпендикулярна поверхности земли.

Для определения поперечных размеров амортизатора найдена площадь, по которой газ воздействует на шток амортизатора. Выбраны значения параметров:

ч =0.1; ц 0 =0.97.

где х - количество амортизаторов на стойке;

z - количество колёс на основной стойке;

Стояночное усилие.

Для амортизатора с уплотнением, закреплёнными на цилиндре: внешний диаметр штока равен величине:

где - площадь, где газ воздействует на шток амортизатора.

Толщина уплотнительных колец. Тогда для внутреннего диаметра цилиндра:

Начальный объём газовой камеры находим по формуле:

Высота газовой камеры при необжатом амортизаторе равна:

Определён предельный ход амортизатора и. Вычислены вспомогательные величины:

где - максимальная стояночная работа;

Максимально допустимая работа;

Z - количество колёс в носовой стойке;

Начальное давление.

где - предельный ход амортизатора;

Передаточное число, соответствующее ходу штока;

Коэффициент полноты диаграммы обжатия амортизатора при поглощении работы.

Давление газа в амортизаторе при его максимальном обжатии равно:

Высота уровня жидкости над верхней буксой равна:

где - внешний диаметр штока;

Внутренний диаметр цилиндра.

При этом h жо +h г.о S max ; 0.7 + 0.33 ? 0.556.

Задаваясь значениями параметров

Конструктивный ход амортизатора;

Опорная база штока;

Суммарный размер узлов крепления амортизатора;

Получаем длину амортизатора в не обжатом состоянии.

На самолете Як-18Т установлены главные стойки шасси одностоечного типа ферменно-балочной конструкции с боковым и задним подкосами и с непосредственным креплением колеса к штоку амортизатора. Главные стойки шасси (рис. 45, 46) установлены в центроплане и состоят из следующих элементов.

Стойка 1 - основной силовой элемент главной ноги, передающий нагрузки от колеса к самолету. Она испытывает нагрузки от сил и моментов по всем трем осям. Как и в конструкции передней ноги шасси, стойка главной ноги представляет собой одно целое с амортизатором.

Складывающийся подкос 2 (боковой) воспринимает усилия, действующие на стойку от боковой силы, приложенной к колесу, и увеличивает жесткость конструкции стойки в боковом направлении. Состоит из верхнего и нижнего звеньев. Жесткий подкос (см. рис. 45) 4 (задний) воспринимает силы, действующие на стойку в плоскости колеса, и увеличивает жесткость конструкции стойки в продольном направлении.

Цилиндр-подъемник 6 и замок убранного положения 8 выполняют те же функции, что и аналогичные элементы конструкции передней ноги шасси.

Ось 5 и шкворень 7 служат для крепления и фиксации амортизационной стойки главной ноги шасси в кронштейнах, находящихся соответственно на заднем лонжероне и диафрагме центроплана; изготовлены из поковки материала 30ХГСА.

Щиток 9 служит для частичного закрытия ниши при убранном положении главной ноги. Колесо 10 - опора главной ноги шасси, тормозное. Для сигнализации положения главной ноги на ней смонтирован механический указатель 3.

Главные ноги шасси в убранном положении удерживаются механическими замками, в выпущенном - шариковыми замками цилиндров - подъемников и боковыми складывающимися подкосами.

Амортизационная стойка главной ноги шасси (рис. 47) состоит из стального стакана (из материала 30ХГСА), стального штока с полуосью для крепления колеса, шлиц-шарнира, фиксирующего шток от поворота вокруг вертикальной оси, и деталей амортизации. В верхней части стакан 4 имеет проушины для оси 14 и шкворня 2, с помощью которых главная стойка крепится к центроплану, а также кронштейн 1 для крепления к стойке ушкового болта штока цилиндра-подъемника.

В средней части стакана, представляющей собой толстостенную стальную трубу, расположены верхний зарядный штуцер 3, узлы крепления тяг щитка и проушины крепления жесткого и складывающегося подкосов. В нижней своей части стакан имеет проушину для крепления верхнего звена шлиц-шарнира и узла подвески стойки на замок убранного положения.

Узел подвески представляет собой проушину с вставленным в ее отверстия болтом 12 с внутренней распорной и внешней 11 стальными втулками и двумя шайбами 10. Шайбы и лапы проушин имеют рифленую поверхность для регулировки положения болта с втулкой. На болт наворачивается гайка, контрящаяся шплинтом.

Внутри стакана в нижней его части с помощью гайки 26, законтренной винтом, установлена неподвижная букса 23 с уплотнениями, а с помощью стопорного кольца 28 в гайку установлен обтюратор 27 с сальником 25.

Шток амортизационной стойки полый и выполнен из материала 30ХГСА. К нижнему концу штока приварен узел с полуосью для крепления колеса с нижним зарядным штуцером и проушиной крепления нижнего звена шлиц-шарнира. В верхней части с помощью гайки 20, законтренной шплинтом 21, закреплен пакет деталей амортизации, движущийся вместе со штоком и состоящий из подвижной буксы 16, разрезного кольца 17, клапана 18, выполненного в виде стального кольца с тремя отверстиями Æ 1,4 мм для протекания жидкости, втулок 22 и 15. Подвижная букса 16 и втулка 22 выполнены из материала БРАЖМЦ.

С помощью гайки 20 на штоке установлен поршень 24, который имеет возможность перемещаться внутри штока (ход 120±3 мм) и делит полость амортизационной стойки на две изолированные друг от друга камеры Д и Г.

Через нижний штуцер камера Г заряжается азотом до давления 65 ±1 кгс/см2, через гнездо верхнего штуцера камера Д заполняется маслом АМГ - 10, а через штуцер заряжается азотом до 24 ±1 кгс/см2. По конструкции штуцеры подобны штуцерам передней амортизационной стойки. Герметичность главной амортизационной стойки обеспечивается применением уплотнений, состоящих из фторопластовых шайб и резиновых колец, расположенных в кольцевых выточках на внутренней и внешней поверхности неподвижной буксы и внешней поверхности поршня. Работа амортизационной стойки главной ноги шасси аналогична работе передней амортизационной стойки.

Диаграмма обжатия главной амортстойки показана на рис. 48.

Работа амортизации на прямом ходе представлена на диаграмме в виде кривой abc. Как и на диаграмме (см. рис. 39) обжатия передней стойки, кривая abc отчетливо распадается на два участка: ab - показывает работу амортизации при нормальной посадке (работа верхней камеры Д амортизационной стоики); bc - работу нижней камеры Г. Последняя вступает в работу при поглощении энергии грубой посадки или преодолении самолетом высокого препятствия при движении по аэродрому. Доля работы, затрачиваемой на преодоление гидравлических сопротивлении жидкости, в общем объеме работы, поглощенной амортизатором, при прямом ходе несколько выше, чем при обжатии передней стоики, что видно на участке bc диаграммы, характеризующей работу нижней камеры амортизационной стойки. Амортизация на обратном ходе осуществляется в основном торможением жидкости в клапане 18, который прижимается к буксе 16, и жидкость вытесняется из полости между стаканом 4 и втулкой 15 только через отверстия в клапане и буксе.

Кривая усилий ned при движении штока вниз, изображенная на диаграмме обжатия главной стойки, состоит из двух участков, характеризующих работу верхней и нижней камер амортизатора.

Складывающийся и жесткий подкосы. Складывающийся подкос 2 (см рис. 45) служит для фиксации главной ноги шасси в выпущенном положении, передает усилия с амортизационной стоики на узел центроплана и совместно с цилиндром-подъемником входит в механизм уборки и выпуска главной ноги шасси.

Подкос состоит из верхнего и нижнего штампованных из материала 30ХГСА звеньев, соединенных между собой болтом с гайкой.

Нижнее звено подкоса соединено с амортизационной стойкой, верхнее - с кронштейном на стенке ниши шасси. Под соединительный болт в нижнем звене подкоса установлен шаровой вкладыш. Гайки соединительных болтов верхнего и нижнего звеньев контрятся шплинтами.

Верхнее звено подкоса шарнирно соединено с кронштейном на стенке ниши шасси и с цилиндром-подъемником. Соединение с цилиндром - подъемником осуществляется с помощью специального ушкового болта, вращающегося в бронзовых втулках, впрессованных в бобышку верхнего звена подкоса. С помощью болта и гайки, законтренной шплинтом, ушковый болт подкоса соединен с ушковым болтом, ввернутым в шток цилиндра - подъемника.

В кронштейне верхнего звена подкоса установлен концевой выключатель АМ800К, а в кронштейн нижнего звена ввернут нажимной регулируемый винт. При уборке шасси подкос складывается, нажимной винт освобождает от нажатия шток концевого выключателя и на табло сигнализации шасси в кабине гаснет зеленая сигнальная лампа выпущенного положения главной ноги шасси.

В выпущенном положении главной ноги звенья складывающегося подкоса устанавливаются в распор и фиксируются в этом положении цилиндром-подъемником, шток которого запирается шариковым замком, что препятствует складыванию подкоса от внешних боковых усилий, действующих на ногу шасси. Нажимной винт нижнего звена подкоса нажимает на шток концевого выключателя, и на сигнальном табло шасси горит зеленая сигнальная лампа выпущенного положения главной ноги. Обратная стрелка прогиба подкоса вниз от прямой – 5 ± 0, 2 мм.

Жесткий подкос 4 (см. рис. 45), соединяющий ось со стойкой, представляет собой толстостенную стальную трубку диаметром 25X2, в которую вварены вилка и ухо. С помощью вилки подкос крепится к оси, с помощью уха - к стойке. Крепление подкоса осуществляется болтовыми соединениями. Гайки болтов контрятся шплинтами.

Цилиндр-подъемник уборки-выпуска главной стойки шасси по конструкции аналогичен цилиндру - подъемнику передней стойки. Ухо цилиндра-подъемника крепится к ушковому болту, установленному на верхнем звене подкоса, а шток - ввернутым в него ушковым болтом к кронштейну (см. рис 45), установленному на болтах крепления шкворня к стакану амортизационной стойки. Отличие в работе цилиндра - подъемника главной ноги от цилиндра-подъемника передней ноги при выпуске шасси состоит в том, что фиксация главной ноги в выпущенном положении и закрытие шарикового замка обеспечиваются при штоке, втянутом в корпус цилиндра.

Щиток главной стойки шасси. Щиток 9 (см. рис. 45) служит для частичного закрытия ниши шасси при убранном положении главной ноги. Он состоит из обшивки и приваренной к ней штампованной из материала Д16 жесткости. Крепление штока к нижней обшивке центроплана осуществлено с помощью шомпольной петли, а к амортизационной стойке - с помощью двух регулируемых по длине стальных тяг. Тяги соединяют кронштейны на щитке с узлами, приваренными к стакану амортизационной стойки. Гайки болтов, соединяющих тяги с кронштейнами на щитке и болты соединения тяг со стаканом амортизационной стойки, контрятся шплинтами.

Замок убранного положения главной стойки шасси 8 (см. рис. 45) крепится четырьмя болтами с анкерными гайками к стенке ниши главной ноги шасси. По конструкции элементов и принципу работы замок аналогичен замку убранного положения передней ноги шасси. При открытом замке на сигнальном табло шасси в кабине красная сигнальная лампа убранного положения главных ног шасси гаснет.

Колесо. На каждой амортизационной стойке главных ног шасси установлено по тормозному колесу К141/Т141.

Тормозное колесо (рис. 49) состоит из колеса и камерного тормоза. При установке на самолет тормозное колесо собирается совместно с пневматикой размером 500x150 мм. Колесо состоит из барабана 3, несущего специальные узлы конструкции, и представляет собой отливку из магниевого сплава МЛ4 или МЛ5. Во внутренней полости барабана размещена тормозная рубашка 10, в которой размещен камерный тормоз.

Реборда 2 выполнена съемной для облегчения монтажа пневматика 1 на колесо. В собранном колесе реборда удерживается в осевом направлении двумя контрящими полукольцами 9, а от проворачивания - втулками, установленными в пазы реборды и барабана.

Вращение колеса осуществляется на конических радиально - упорных роликоподшипниках 5. Их наружные кольца запрессованы в гнездо ступицы барабана. Внутренние обоймы с роликами монтируются на полуоси 14 штока амортизационной стойки и затягиваются гайкой 6. С внешних сторон подшипники защищены от засорения и вытекания смазки колпачком и войлочным кольцом обтюратора. От попадания грязи во внутренние полости колесо закрыто щитком 7.

Камерный тормоз, размещенный в тормозной рубашке 10, состоит из корпуса тормоза 12, двенадцати колодок 15, тормозной камеры 17, штуцера 18 с фланцем, возвратных пружин 16, обтекателя 11, а также деталей крепления. Корпус 12 отлит из магниевого сплава МЛ4 или МЛ5. Шестью болтами 13 корпус (а с ним и весь тормоз) крепится к фланцу полуоси штока амортизационной стойки. Колодки 15 армированные - фрикционная пластмасса спрессована совместно с металлическим каркасом. Наружная поверхность колодок образует с поверхностью рубашки 10 фрикционную пару. Колодки имеют возможность перемещаться только в радиальном направлении под давлением сжатого воздуха, подведенного в тормозную камеру 17 через штуцер и угольник 19.

Возвратные пружины 16 типа ленточных рессор проходят через торцевые пазы в колодках и отводят колодки от рубашки после сброса давления из тормозной камеры.

В обтекателе 11 имеются четыре отверстия, закрытые специальными крышками и служащие для контроля за износом колодок в эксплуатации.

При нажатии на тормозные рычаги, установленные на штурвалах управления, воздух поступает в тормозную магистраль и дифференциалом ПУ-8 (У138) в зависимости от положения педалей распределяется в тормозную камеру левого или правого колеса. Давление сжатого воздуха, подведенного в тормозную камеру, создает распорное усилие, перемещающее колодки в радиальном направлении. Колодки, перемещаясь, преодолевают усилие возвратных пружин 16 и прижимаются к тормозной рубашке 10, предварительно выбрав зазор между колодками и рубашкой. При их соприкосновении возникают силы трения, создающие тормозной момент. При сбросе давления из тормозной камеры возвратные пружины отжимают колодки от рубашки в исходное положение. Между колодками тормоза и рубашкой колеса устанавливается зазор, обеспечивающий свободное вращение колеса на полуоси.

Механический указатель положения главной стойки шасси (см, рис. 45) состоит из трех основных элементов: серьги, вилки и самого указателя 3. Штампованная из материала АК-6 серьга смонтирована на болте крепления жесткого подкоса 4 к оси 5 навески амортизационной стойки. С помощью болта с гайкой, законтренной шплинтом, серьга соединена со стальной вилкой, которая вворачивается непосредственно в указатель.

При выпущенном положении шасси указатель выходит за обводы центроплана на расстоянии 70 мм перед задним лонжероном. Отверстие в обшивке центроплана для выхода указателя окантовано фторопластовым пистоном. При уборке шасси ось 5 вращается в кронштейне крепления главной ноги, а вместе с ней изменяет свое положение и серьга. При этом указатель втягивается внутрь центроплана, и пилот получает информацию о нахождении стоек в убранном положении.