Колеса шасси вертолета

Из условия устойчивости при рулении на колеса основных стоек должны приходиться около 70% веса вертолета. В процессе проектирования определяется (относительно центра тяжести вертолета) вынос колес шасси главных стоек b и носовой (передней) или хвостовой (задней) стойки а . Таким образом выбирается база шасси с.

Вынос колес главных стоек шасси определяют из условия не- опрокидывания вертолета на хвост на стоянке с углом 15°. Для транспортного вертолета величина b должна быть такой, чтобы машина не опрокидывалась при загрузке через задний люк. Эта задача может быть решена также за счет применения выдвижных опор из нижней части фюзеляжа.

Колея шасси В влияет на противокапотажный угол у и на характеристики «земного» резонанса. Применение специальных амортизаторов шасси и демпферов ВШ позволяет успешно бороться с явлением «земного» резонанса практически при всех возможных значениях колеи шасси вертолетов.

Когда НВ вертолета создает подъемную силу, прижимающая вертолет к земле сила уменьшается. Вертолет может опрокинуться вокруг оси, проходящей через колеса носовой и одной основной стойки шасси, и может скользить по площадке.

Для тех случаев, когда вертолет находится на твердой, гладкой площадке, рассматривают условия равновесия, исключающие его

опрокидывание и соскальзывание. На неровной площадке, когда колеса могут упереться в препятствие, боковое перемещение вертолета затруднено. Оно также затруднено на площадке с мягким грунтом, когда колеса глубоко погружены в него, или когда при небольшом боковом перемещении у колеса образуется земляной валик, останавливающий вертолет.

(значение тяги, при котором вертолет продолжает работать на земле) допустимые углы наклона площадки определяются из условия соскальзывания и мало зависят от колеи шасси и высоты расположения центра тяжести вертолета.

При понижении коэффициента трения / допустимые углы

крена площадки резко уменьшаются. Если при посадках и взлетах соскальзывание вертолета может быть предотвращено за счет увеличения / или подкладывания колодок под колеса, область допустимых углов площадки расширяется.

У одновинтовых вертолетов допустимые углы крена площадки влево и вправо существенно различаются. Критические углы площадки, при которых вертолет опрокидывается, уменьшаются с ростом тяги НВ. Если при выбранной колее главных ног шасси с одной носовой стойкой угол опрокидывания не обеспечивает равновесия вертолета, то переходят на четырехстоечное шасси.

Равновесию вертолета уделяется особое внимание, когда он базируется на кораблях. При качке углы наклона посадочной площадки могут достигать 10° и более.

После определения основных параметров шасси производится подбор пневматиков колес по каталогу самолетных колес (в расчетах принимается 70% от действительной стояночной нагрузки на колесо шасси при нормальном весе вертолета).

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПНЕВМАТИКОВ КОЛЕС ШАССИ

Пневматик состоит из покрышки и камеры. Применяются и бескамерные пневматики. Для увеличения прочности, жесткости и износоустойчивости покрышки выполняются многослойными. Наружный слой (протектор) выполнен из вулканизированной резины, по внешней поверхности он имеет профилированный рисунок (углубления) для создания сопротивления боковому скольжению. Внутренняя часть покрышки (корд) состоит из многих слоев прорезиненных нитей без утка и изготавливается из хлопчатобумажных, синтетических или металлических высокопрочных нитей.

Нормальная нагрузка от земли на пневматик уравновешивается в основном действием избыточного давления воздуха внутри него. Избыточное давление на контактную площадь образуется в результате сплющивания пневматика. Элементы покрышки, ближайшие к земле, изгибаются и сжимаются, остальные ее участки работают на растяжение.

Наибольшую жесткость изгиба имеют арочные пневматики.

При подборе колес для вертолетов, эксплуатирующихся на грунтовых ВПП, учитываются требования проходимости по грунту

• —   способность трогаться с места и движение по аэродрому без образования глубокой колеи.

Проходимость характеризуется прочностью грунта, величиной преодолеваемых неровностей, коэффициентом сопротивления и глубиной колеи, образующейся при движении по грунту взлетно-посадочных устройств (колес, полозков и др.). Коэффициент сопротивления при движении по грунту находится в прямой зависимости от глубины колеи, а последняя зависит от давления в пневматиках и их размеров. При небольших скоростях движения вертолета чем больше давление в пневматиках, тем глубже колея. При этом  увеличивается, а сила сцепления пневматика с грунтом уменьшается.

Для обеспечения проходимости по мокрому грунту давление в пневматике не должно быть выше 0,3—0,35 МПа и 0,5—0,6 МПа для сухого грунта.

Глубина колеи, которая образуется на поверхности грунтовой ВПП при движении с малой скоростью, подсчитывается по формуле

Если глубина колеи превышает допустимую, предпринимают следующие меры по улучшению проходимости:

• —   увеличивают количество колес (снижается Р ст)',

• —   увеличивают размеры колес;

• —   уменьшают давление в пневматиках.

Проходимость можно улучшить за счет колесного шасси в комбинации с лыжным. Небольшая лыжа, установленная параллельно плоскости колеса, улучшает проходимость вертолета и может быть использована и качестве дополнительного тормоза на грунтовом аэродроме. При эксплуатации вертолета на сухих грунтах лыжу можно снять.

Энергетические и перегрузочные характеристики прочности и энергоемкости пневматиков колес шасси

Разница между динамическим обжатием пневматика, получаемым при посадке, и «статическим» (медленным) обжатием изменяется в зависимости от скорости нагружения, которая, в свою очередь, зависит от параметров амортизации и пневматика. Усилие динамического нагружения превосходит статическое иа 7—10%. Обычно при отсутствии опытных данных о влиянии скорости нагружения на работу пневматика пользуются статической кривой обжатия пневматика.

Большую часть службы пневматик находится в условиях стояночного обжатия. Для обеспечения долговечности пневматика принимается 8СТ значительно меньше 8П<0. Обычно $ст = (0,2—0,4)5 п 0 .

При определении положения колеса или колес относительно других деталей (например, цилиндра, втулки или полувилки) необходимо учитывать такие факторы, как прилипание грязи и разнашивание шины колеса.

Установка колеса на шасси должна предусматривать возможность осмотра состояния основных узлов их крепления и тормозной системы. При эксплуатации размеры пневматика увеличиваются примерно на 4% по диаметру и на 2—3% по ширине. Нельзя допустить не только касания, но и малого зазора между пневматиком и какой-либо соответствующей частью стойки.

Колеса главных ног шасси должны быть обязательно тормозными. Применяются колодочные, камерные и дисковые тормоза.

Требования к тормозным колесами и их системам:

• —   одновременность и одинаковость торможения колес во избежание разворота вертолета;

• —   плавность действия, т.е. постепенное нарастание сил трения;

• —   возможность быстрого затормаживания и растормаживания (время полного затормаживания — 1,5 с, растормаживания — 1,5 с);

• —   возможность раздельного торможения колес.

Камерные тормоза имеют обод с уложенными по периферии колодками. Обод с колодками прижимается к диску кольцевой резиновой камерой при подаче в камеру воздуха или жидкости. Колодки перемещаются в радиальном направлении и прижимаются по всей окружности к тормозному барабану колеса.

По сравнению с колодочным камерный тормоз обеспечивает равномерное прилегание колодок к барабану. Поэтому камерный тормоз более эффективен, а тормозной момент не зависит от направления вращения колес. Однако камерный тормоз имеет пониженную приемистость, поскольку для заполнения камеры жидкостью или воздухом требуется определенное время (1,0—1,5 с).

Дисковый тормоз работает по принципу фрикционной муфты включения. При подаче давления жидкости в блок цилиндров поршни, преодолевая сопротивление возвратных пружин, перемещают нажимной диск. Он прижимает неподвижные диски к вращающимся, и колесо затормаживается. Момент торможения дисковых тормозов не зависит от направления вращения колеса, их надежность выше, чем у камерных тормозов. Дисковые тормоза имеют меньшие габариты (по сравнению с колодочными и камерными тормозами) при одинаковой энергоемкости и эффективности, что упрощает размещение тормоза на колесе.

Для корабельных вертолетов тормозная система колес опор шасси играет важную роль в обеспечении устойчивости его положения на полетной палубе. Принцип торможения с постепенным нарастанием тормозного усилия здесь не приемлем. Так, например, могут быть применены тормоза, работающие в распор: под механическим давлением пружины зубчатый сектор входит в зацепление венцом, жестко связанным со ступицей колеса, препятствуя его вращению. Тормоз отпускается при подаче гидравлического давления. Кроме того, для корабельных вертолетов необходимо выполнять требования постоянства тормозного момента как при движении вертолета вперед, так и назад под воздействием качки корабля. Этим требованиям удовлетворяют камерные и дисковые тормоза.

Масса колес может быть уменьшена за счет конструктивно-технологических решений. Бескамерные пневматики легче обычных и постепенно их вытесняют. Для изготовления колес последовательно использовались сплавы: магниевые, алюминиевые, титановые.

Колодочные тормоза вытесняются более компактными — дисковыми. Применение самосмазывающихся подшипников уменьшает эксплуатационные расходы и массу шарнирных узлов шасси.