Лекция 41 особенности конструкции передних опор шасси

Особенности конструкции передних опор шасси связаны с установкой ориентирующихся колес, что необходимо для обеспечения рулежки самолета. Чтобы ориентирующееся колесо обладало требуемой устойчивостью при движении, точка касания колеса о землю должна находиться позади оси его разворота. В этом случае при развороте колеса на какой-то угол силы трения колеса о землю создадут относительно оси разворота момент, под действием которого плоскость колеса будет совмещаться с направлением движения.

Расстояние от точки касания колеса о землю до оси разворота носит название плеча устойчивости. При максимально возможном угле разворота необходимо иметь положительное плечо устойчивости. Плечо устойчивости t зависит от выноса оси колеса по отношению к оси разворота f, от угла наклона последней b и от угла разворота колеса q (рис. 14.47, а):

Условие устойчивости движения колеса запишется в виде

Величина плеча устойчивости зависит и от качества поверхности аэродрома. При движении колеса по мягкому грунту точка приложения реакции земли смещается вперед (рис. 14.47, б), что приводит к уменьшению плеча устойчивости.

Предельный угол разворота колеса qmax выбирается из соображений, во-первых, обеспечения возможности поворота самолета на земле с минимальным радиусом и, во-вторых, сохранения при этом угле некоторого положительного плеча устойчивости.

Рис. 14.47. Определение плеча устойчивости

Рис. 14.48. Схемы установки ориентирующегося колеса на передней опоре

Встречаются три схемы установки ориентирующегося колеса (рис. 14.48). В схеме I плечо устойчивости в схеме II t = f и в схеме III

Если ось разворота колеса совпадает с осью амортизатора, то угол b выбирается не только из условий обеспечения потребной величины плеча устойчивости, но и из условий поглощения амортизатором энергии лобовых ударов и находится обычно в пределах b = 12...18°.

Преимуществом схемы I является конструктивная простота, недостатком – малая величина плеча устойчивости. Поэтому эта схема установки колеса может применяться лишь на самолетах, посадка которых осуществляется на аэродромы с бетонированными дорожками.

Рис. 14.49. Схема передней опоры шасси

К недостаткам схем I и III следует отнести тенденцию колес к развороту при стоянке и при движении с малой скоростью из-за стремления центра масс самолета занять нижнее положение. Этого недостатка лишена схема II.

Но здесь в случае совпадения оси разворота с осью амортизатора последний плохо воспринимает лобовые удары. Этого недостатка лишена изображенная на рис. 14.49 схема передней опоры шасси. Здесь исключается сваливание колеса вбок, так как ось разворота перпендикулярна поверхности земли, а наклон амортизатора обеспечивает поглощение энергии лобовых ударов. Но так как применение этой схемы приводит к утяжелению и усложнению конструкции, она не получила распространения. У передних опор шасси со спаренными колесами ось разворота должна быть перпендикулярна поверхности земли во избежание отрыва одного из колес от земли при развороте.

Рис. 14.50. Центрирующее устройство передней опоры шасси:

1, 2 – самоориентирующиеся кулачки; 3 – контровочные болты; 4 – шток;
5 – верхняя букса; 6 – уплотнение; 7 – нижняя букса; 8 – опорная гайка

Колеса передней опоры шасси после отрыва ее от земли при взлете должны устанавливаться в направлении полета. Это необходимо для упрощения уборки и выпуска шасси и обеспечения правильного положения колес перед началом движения по земле при посадке самолета. Такая установка осуществляется специальными центрирующими устройствами. На рис. 14.50 показано центрирующее устройство опоры, у которой ось разворота совпадает с осью амортизатора. Устройство состоит из кулачка 2, закрепленного на штоке контровочными болтами 3, и из кулачка 1, закрепленного внутри цилиндра в нижней его части.
При отрыве передней опоры от земли под действием давления газа в амортизаторе шток выходит из цилиндра и кулачки упираются друг в друга. Совмещение профилей кулачков обеспечивает установку колес в направлении полета.

Существует и ряд других конструкций центрирующих устройств.

Ориентирующиеся колеса при определенной скорости движения самолета во время разбега или пробега могут вызывать появление самовозбуждающихся колебаний передней опоры шасси, называемых шимми. Эти колебания могут привести к срыву пневматика, поломке стойки или даже к разрушению носовой части фюзеляжа. Для предотвращения таких колебаний на передних опорах шасси устанавливаются специальные гидравлические гасители колебаний – демпферы шимми. Демпфер, оказывая малое сопротивление медленному развороту колес при их ориентировке, препятствует быстрым разворотам, которые возникают при появлении колебаний.

Рис. 14.51. Демпфер шимми

Конструкция одного из демпферов шимми показана на рис. 14.51. Демпфер устанавливается на неподвижной части стойки, и его поршень своим поводком 1 соединяется с разворачивающейся частью стойки с колесами. При развороте колес поводок приводит в движение поршень 2, находящийся в корпусе 3 демпфера. Движение поршня вызывает перетекание жидкости из одной из крайних камер в другую через калиброванное отверстие 6. Быстрое движение поршня, а следовательно, и быстрый разворот колес, оказывается невозможным из-за большого гидравлического сопротивления, возникающего при перетекании жидкости с большой скоростью. Таким образом, энергия колебаний поглощается жидкостью и рассеивается в виде тепла. Медленным разворотам колес демпфер не препятствует.

Жидкость в демпфер заливается через пробку 7. Попадает она во внутреннюю ка­меру 10. В крайние камеры 4 и 5 жидкость всасывается через клапаны 8 при покачивании поршня 2 поводком 1. Для компенсации изменения объема жидкости в крайних камерах 4 и 5 с изменением температуры служит канавка 9, соединяющая эти камеры с внутренней камерой 10.

При установке на передней опоре двух колес для уменьшения возможности возникновения самоколебаний целесообразно их спарить, т.е. жестко закрепить на вращающейся оси.

Управление самолетом на земле при малых скоростях движения, когда руль направ­ления мало эффективен, осуществляется раздельным торможением колес основных опор, а у многодвигательных самолетов – также созданием несимметричной тяги боковых двигателей. Однако на самолетах, имеющих велосипедное шасси, на тяжелых самолетах, на передней опоре которых установлены спаренные колеса, на некоторых однодвигательных самолетах с малой колеей эти способы управления оказываются недостаточными.
Для обеспечения требуемой маневренности на земле таких самолетов передняя опора шасси у них делается управляемой. Для управления колесами используется демпфер шимми, который в этом случае с помощью специальных клапанов соединяется с гидросистемой самолета. Подача жидкости под давлением в ту или иную полость демпфера обеспечивает соответствующий разворот колес.