Сравнительная характеристика компоновочных схем шасси

Каждая из рассмотренных схем шасси имеет свои преимущества и недостатки. Выбор той или иной схемы определяется типом и назначением самолета, особенностями его компоновки и условиями эксплуатации.

Основные преимущества шасси с передней опорой в сравнении с шасси с хвостовой опорой состоят в следующем:

1. Более простой расчет посадки, возможность скоростной посадки. Шасси с хвостовой опорой предъявляет повышенные требования к расчету посадки. Если посадка происходит на скорости, большей, чем расчетная посадочная, то самолет касается земли колесами основных опор и затем под действием силы, приложенной в центре масс, резко опускает хвост, а крыло увеличивает угол атаки. Возникающая при этом дополнительная подъемная сила вызывает «взмывание» самолета. Продолжающееся увеличение угла атаки вызывает падение поступательной скорости, что приводит к «проваливанию» самолета. Самолет, как говорят, «козлит». Самолет, имеющий шасси с передней опорой, после касания земли колесами основных опор под действием силы, приложенной в центре масс, опускает нос, что приводит к уменьшению угла атаки и исключает поэтому «взмывание».

2. Уменьшение опасности капотирования.

3. Возможность применения при посадке более сильного торможения колес немедленно после касания ими земли.

4. Хорошая устойчивость пути при разбеге и пробеге. Если при движении по земле под действием какого-либо заворачивающего момента у самолета появится угол сноса, то возникшие при этом боковые составляющие сил трения колес основных опор о землю создадут относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс, момент, который у шасси с передней опорой будет стремиться уменьшить угол сноса, а у шасси с хвостовой опорой – увеличить его (рис. 14.9).

Рис. 14.9. Путевая устойчивость самолета при движении по земле со сносом

5. Горизонтальное или близкое к нему положение оси фюзеляжа на стоянке и при движении по аэродрому, обеспечивающее хороший обзор для пилота, удобства для пассажиров, простоту загрузки самолета. Кроме того, такое положение оси у самолета с реактивными двигателями уменьшает повреждение поверхности аэродрома струей выхлопных газов.

Шасси с передней опорой имеют следующие недостатки.

1. Большая масса. Передняя опора вследствие большей высоты и больших нагрузок получается значительно тяжелее хвостовой опоры и, несмотря на возможный некоторый выигрыш в массе основных опор из-за несколько меньшей их высоты (при одинаковом посадочном угле атаки высота основных опор у шасси с передней опорой, расположенных сзади центра масс самолета, будет меньше высоты расположенных впереди центра масс основных опор у шасси с хвостовой опорой), общая масса шасси получается большей, чем масса шасси с хвостовой опорой.

2. Возможность появления самовозбуждающихся колебаний свободно ориентирующихся колес передней опоры, называемых шимми, требует для их предотвращения постановки специальных гасителей колебаний – демпферов шимми, что приводит к усложнению и утяжелению конструкции.

3. Значительно большие объемы в фюзеляже, необходимые для уборки передней опоры, в сравнении с объемами, потребными для уборки хвостовой опоры. Особенно большие трудности возникают при установке и уборке передней опоры на самолетах с двигателем, расположенным в носовой части фюзеляжа.

4. Опасность аварии или даже катастрофы при повреждении и поломке передней опоры, в то время как поломка хвостовой опоры приводит к значительно меньшим неприятностям.

5. Продольная неустойчивость при движении самолета по аэродрому с приподнятой передней опорой при разбеге.

Преимущества велосипедного шасси состоят в следующем.

1. Малая высота шасси для самолетов-высокопланов.

2. Отсутствие на крыле гондол для уборки шасси.

3. Опоры не попадают в струю горячих газов двигателей на самолетах вертикального взлета и посадки.

4. Выравнивание нагрузок между колесами задней и передней опор в схеме с большим углом g, что приводит к снижению давления на покрытие аэродрома.

Велосипедное шасси имеет следующие недостатки:

1. Необходимость выделения значительного объема в средней части фюзеляжа для уборки задней опоры, что вызывает большие затруднения в компоновке транспортных самолетов и самолетов с двигателем, расположенным в средней части фюзеляжа.

2. Утяжеление фюзеляжа из-за больших нагрузок от опор и из-за наличия больших вырезов для уборки шасси.

3. Поперечная неустойчивость при движении по земле и связанные с этим трудности при посадке с боковым ветром.

А схема с большим углом g имеет еще и следующие недостатки:

4. Трудности рулежки по земле из-за большой нагрузки на переднюю опору и необходимость в связи с этим установки мощного и тяжелого механизма поворота колес.

5. Установка дополнительного механизма, обеспечивающего либо укорочение задней опоры, либо удлинение передней, что утяжеляет конструкцию и уменьшает надежность.

6. Высокая точность посадки, обеспечивающая одновременное приземление на обе опоры.

Шасси с хвостовой опорой применяется на самолетах с малыми посадочными и взлетными скоростями, где недостатки схемы проявляются незначительно, но удается получить выигрыш в массе.

Особенно выгодна эта схема для самолета с поршневым двигателем, установленным в носу фюзеляжа.

Велосипедная схема шасси с большим углом g может оказаться выгодной для тяжелого скоростного самолета, у которого в районе центра масс необходимо разместить большой отсек для сбрасываемых грузов. Это приводит к необходимости применения высокопланной схемы. При размещении основных опор на крыле они получились бы в этом случае очень высокими и тяжелыми, для их уборки пришлось бы ставить большую гондолу. Велосипедная схема шасси с малым углом g целесообразна для самолетов вертикального взлета и посадки, так как она исключает возможность попадания опор в струю газов двигателей и не имеет недостатков, связанных с большой нагрузкой передней опоры.

Преимуществом многоопорного шасси на тяжелых самолетах является более простое размещение основных опор при их уборке из-за меньших размеров и меньший лобовой удар на посадке, так как касание поверхности аэродрома происходит меньшим числом колес с меньшей массой.

Для большинства же современных самолетов наиболее выгодной является схема шасси с передней опорой, поэтому она и нашла самое широкое применение.