Шасси с передней опорой

Основными параметрами схемы шасси с передней опорой (рис. 14.3) являются угол выноса назад колес основных опор g, стояночный угол j, высота шасси Н, колея шасси В и база шасси b.

Рис. 14.3. Схема шасси с передней опорой

Угол g – угол между перпендикуляром к поверхности земли при стоянке самолета
на трех точках и линией, проходящей через центр масс самолета и точку опрокидывания – при самом заднем возможном при посадке положении центра масс должен быть не менее чем на 1...2° больше угла опрокидывания j1 – угла между поверхностью аэродрома и линией, касательной к основной и предохранительной опорам:

Если это условие не будет выполнено, то при посадке самолет может опрокинуться на хвост.

С увеличением угла g затрудняется отрыв передней опоры при взлете и увеличивается продольная неустойчивость при движении самолета с приподнятой передней опорой.

При движении на колесах основных опор на самолет действуют силы (рис. 14.4):

Ya – подъемная сила крыла;

Y_{а г.о} – сила, действующая на горизонтальное оперение;

Q – реакция земли;

Т = Qm_к – сила трения качения колес основных опор.

Условие равновесия моментов всех сил относительно поперечной оси, проходящей через центр масс самолета, запишется в виде

Допустим, что самолет увеличил угол атаки. Это вызовет появление дополнительных, направленных вверх аэродинамических сил DYa и DYa г.о. При этом сила Q уменьшится на величину DQ = DYa +DYa г.о, а сила Т – на величину DТ = (DYa +DYa г.о)mк. Силы DQ и DТ создадут относительно поперечной оси момент направленный на кабрирование и вызывающий дальнейшее увеличение угла атаки.

Отсюда видно, что с увеличением е, т.е. с увеличением угла выноса назад колес основных опор, продольная неустойчивость возрастает.

Рис. 14.4. Силы, действующие на самолет при движении с приподнятой передней опорой

Стояночный угол j– угол между осью фюзеляжа и поверхностью земли при стоянке самолета – выбирается из условия получения наименьшей длины разбега при взлете.
Для этого необходимо, чтобы разбег совершался при определенном угле атаки крыла, носящем название наивыгоднейшего угла атаки при взлете. Если бы разбег совершался на всех трех опорах, то для получения наивыгоднейшего угла атаки a_наив было бы необходимо, чтобы j= a_наив – a_закл. Но так как конечный участок разбега самолет совершает с приподнятой передней опорой, то угол j берется меньше угла, соответствующего a_наив. Обычно j= 0...4°.

Высота шасси Н – расстояние между точкой крепления основной опоры и поверхностью аэродрома при стоянке самолета – как и у шасси с хвостовой опорой, должна обеспечить получение максимального посадочного угла атаки

Высота шасси должна обеспечить также определенное расстояние от самой нижней точки самолета до поверхности земли при полностью обжатых амортизаторах и пневматиках. При этом у самолета со стреловидным крылом необходимо исключить возможность касания земли концом крыла при посадке с креном в 5° (рис. 14.5). При креплении колеса на штоке амортизатора угол наклона амортизационной стойки, измеряемый между осью и перпендикуляром к земле при стоянке самолета на трех точках, берется в пределах y= 3...6° из тех же соображений, что и угол наклона амортизационной стойки у шасси с хвостовой опорой.

База шасси b – расстояние при виде сбоку между центрами площадей контактов с землей колес передней и основной опор – выбирается в зависимости от высоты центра масс самолета и длины фюзеляжа.

При малой базе шасси происходит неприятное для экипажа и пассажиров раскачивание самолета во время рулежки, особенно при торможении или даче газа. Увеличение базы приводит к уменьшению нагрузки на переднюю опору, а следовательно, к уменьшению ее массы и массы носовой части фюзеляжа, уменьшается и раскачивание самолета. Но при слишком малой нагрузке на переднюю опору ухудшается управляемость самолета при рулежке. У большинства самолетов b = (0, 3...0, 4)Lф, где Lф – длина фюзеляжа.

При выборе колеи шасси В учитываются те же соображения, что и при ее выборе у шасси с хвостовой опорой. Наименьшая колея определяется из условия невозможности бокового капотирования. Самолет, имеющий шасси с передней опорой, может опрокинуться относительно линии 1–2 (рис.14.6). Боковое капотирование не произойдет, если опрокидывающий момент от сил трения колес о землю будет меньше восстанавливающего момента. Опрокидывающий момент

где m – коэффициент трения колес о землю, принимаемый при определении колеи равным 0, 85.

Рис. 14.5. К выбору высоты шасси самолета со стреловидным крылом

Рис. 14.6. Определение колеи шасси

Восстанавливающий момент Мвосст = Qс.

Условия невозможности бокового капотирования: Мвосст ³ Мопр, или после подстановки значений с ³ m h.

Из подобия треугольников 134 и 125 следует

отсюда

Подставив значение с в неравенство и решив его относительно В / b, получим

У большинства самолетов В / b = 0, 7...1, 2.

Велосипедное шасси

Компоновка велосипедного шасси (рис. 14.7) включает в себя выбор следующих основных параметров: угла выноса колес задней опоры g, стояночного угла j, высоты шасси Н, базы шасси b, колеи подкрыльных опор В.

Рис. 14.7. Схема велосипедного шасси

В зависимости от величины угла g различают два типа велосипедного шасси:

1) шасси, у которых угол g невелик и выбирается из тех же соображений, что и угол выноса у шасси с передней опорой. У этого типа велосипедного шасси и все остальные параметры (кроме колеи) выбираются точно так же, как и у шасси с передней опорой;

2) шасси с большим углом g. У такого велосипедного шасси угол g обычно составляет 40...60°, а сумма углов b+ g= 100...120°. Есть некоторая особенность и в выборе стояночного угла для этого типа шасси. Здесь из-за трудности отрыва передней опоры взлет самолета происходит одновременно со всех колес. Поэтому стояночный угол, выбираемый из условия обеспечения наивыгоднейшего угла атака при разбеге, будет больше, чем у шасси с передней опорой. Для перехода же в конце разбега на взлетный угол атаки устанавливается либо укорачивающаяся задняя опора, либо удлиняющаяся передняя.

При выборе колеи подкрыльных опор В необходимо стремиться уменьшить нагрузки на эти опоры. Это достигается расположением опор на концах крыла. При расположении двигателей на крыле иногда бывает целесообразно по компоновочным соображениям разместить подкрыльные опоры в гондолах крайних двигателей.

Рис. 14.8. Определение высоты подкрыльных опор, размещенных на концах стреловидного крыла

В зависимости от места установки подкрыльных опор их колеса при стоянке самолета могут касаться земли
и могут ее не касаться. При размещении подкрыльных опор на концах стреловидного крыла их высота должна обеспечить возможность посадки самолета (рис. 14.8).

Для обеспечения руления по аэродрому колеса передней опоры необходимо делать ориентирующимися.
Но в этой схеме целесообразно устанавливать ориентирующиеся колеса и на задней опоре. Их расположение в линию движения при посадке со сносом приводит к снижению нагрузок на подкрыльные опоры и к уменьшению возможности опрокидывания самолета. В этом случае ориентирующимися делаются и колеса подкрыльных опор.