Russian English French German Italian Spanish
Шасси вертолета
Прочие
Шасси вертолета

Шасси вертолета

 

Название "Шасси" говорит о том, что взлетно-посадочные устройства предназначены для обеспечения взлета и посадки вертолетов. Кроме того, шасси вертолетов служит для стоянки и передвижения вертолета по земле (по воде) при рулении или буксировке.

 

Шасси вертолета должно обеспечивать в ожидаемых условиях эксплуатации:

  • —   управляемость вертолета при разбеге, пробеге, рулении, разворотах и буксировке;

  • —   амортизацию динамических нагрузок, возникающих при посадке, рулении, разбеге;

  • —   буксировку, исключающую возможность уборки шасси па земле.

Шасси вертолета 2

Характеристики колес, тормозов и шин шасси должны соответствовать взлетно-посадочным характеристикам вертолета и при этом обеспечивать:

  • —   длительные стоянки с заторможенными колесами и руление вертолета с максимально допустимой массой;

  • —   взлеты (посадку) с максимально допустимой массой и скоростью.

 

При использовании убираемого шасси вертолет оборудуется аварийной системой выпуска.

Демпфирующие характеристики амортизационных стоек должны обеспечивать безопасность от автоколебания типа «земной» резонанс.

При посадках (взлетах) вертолета с горизонтальной скоростью должна быть исключена возможность возникновения опасных в отношении прочности колебаний типа «шимми» переднего колеса во всем диапазоне скоростей пробега (разбега).

Прочность шасси необычных схем (полозкового, поплавкового и др.) проверяется в соответствии со специальными рекомендациями.

 

Работоспособность колесного шасси следует определять для двух основных типов посадки:

  • —   с режима висения (при наличии мощности на НВ);

  • —   с планирования при одном неработающем двигателе, если только его отказ не приводит к необходимости выключения всех двигателей.

 

Помимо перечисленных типов посадки для обеспечения безопасности пассажиров и экипажа следует рассматривать также случаи аварийной посадки вертолета (в т.ч. при отказе всех двигателей).

Эксплуатационную скорость снижения Fy (посадка с режима висения) при подаче мощности на НВ для переднего и заднего шасси следует принимать одинаковой и определять по формуле.

 

НАГРУЖЕНИЕ ШАССИ ПРИ ПОСАДКЕ

 

Для исключения возможности касания поверхности посадочной площадки в процессе нормальной эксплуатации РВ или другими элементами конструкции на вертолете устанавливается хвостовая предохранительная опора. Ее статическая прочность проверяется на нагрузки, выбранные на основе имеющегося опыта проектирования и эксплуатации с учетом случаев нагружения при посадке.

Шасси вертолета 3

Существует несколько схем шасси: колесные, полозковые, поплавковые, лодка и др.. Посадочные устройства могут быть выполнены и в виде комбинации из двух схем — это так называемые комбинированные шасси. Например, на вертолете-амфибии посадочными устройствами являются лодка и колесные шасси; лыжное шасси может быть выполнено в комбинации с колесными; на корабельный вариант вертолета устанавливаются баллонеты для выполнения аварийных посадок на воду.

 

ПОСАДОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ

 

Наличие на вертолете аварийных посадочных баллонетов не исключает возможности для вертолета производить посадку и транспортировку на своих колесах по аэродрому и палубе.

Как правило, на вертолетах применяется колесное шасси. На стоянке вертолет обычно имеет три точки опоры. Если колеса главных ног располагаются позади центра массы, то его третья опора (или две опоры) устанавливается под носовой частью вертолета, а система носит название шасси с передним, или носовым, колесом.

Шасси с носовым колесом на вертолетах одновинтовой схемы имеет на конце хвостовой балки опору с амортизацией. На транспортном вертолете с грузовым люком ее целесообразно убирать, чтобы обеспечить свободный доступ загружаемой техники к погрузочной рампе.

Угол опрокидывания 0 определяют из соображения безопасности посадки вертолета с самовращающимся НВ. Стояночный угол £ (между строительной горизонталью фюзеляжа вертолета и поверхностью посадочной площадки) необходим для облегчения рулетки вертолета (£ = 2—3°) или загрузки через задний грузовой люк (тогда угол £ отрицательный).

Если на нижней поверхности носовой части фюзеляжа вертолета по конструктивным или эксплуатационным соображениям нельзя установить переднюю стойку шасси, то применяется схема с хвостовой стойкой. В этом случае перед посадкой вертолета на режиме авторотации необходимо соответственно уменьшать угол тангажа фюзеляжа.

Посадочное устройство, у которого главные ноги шасси расположены впереди центра массы вертолета, а третья опора — в его хвостовой части, носит название шасси с хвостовым колесом.

На гражданских вертолетах применяется, как правило, шасси с носовым колесом. Данная схема имеет существенные преимущества по сравнению с шасси с хвостовым колесом, среди них — безопасная и более простая посадка вертолета в условиях плохой видимости и хорошая путевая устойчивость при разбеге и пробеге.

Для обеспечения разворотов и устойчивости движения вертолета по аэродрому на передней (или хвостовой, в зависимости от схемы шасси) стойке устанавливается самоориентирующееся колесо. В результате свободной ориентации колеса на передней стойке шасси может возникнуть поперечное автоколебание — «шимми». Эта форма автоколебания возникает вследствие взаимодействия сил со стороны посадочной площадки с инерционными и упругими силами конструкции передней стойки шасси.

Колеса главных ног шасси делаются не ориентирующимися, с тормозами. Тормоза менее мощные, чем у самолетов, т.к. вертолет при посадке в основном тормозит НВ, а для разворотов при рулетке использует путевое управление. Тормоза на колесах главных ног шасси служат для сокращения длины пробега вертолета после посадки, фиксации вертолета на наклонной площадке и на палубе корабля.

 

КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВЫЕ СХЕМЫ ШАССИ

 

Конструктивно-силовые схемы шасси выбирают исходя из требований:

  • —   эксплуатационных (определение типа посадочного устройства шасси: колеса, лодка, поплавки, полозки и т.п.);

  • —   компоновочных (зависят, в частности, от агрегата, воспринимающего нагрузки от шасси: фюзеляж, крыло).

 

С учетом требований аэродинамики, эксплуатации и обеспечения аварийной посадки при полете на малой высоте решается вопрос о целесообразности уборки шасси в полете.

Шасси вертолета 4

В вертолетостроении используются пирамидальная, консольная (балочная), пирамидально- параллелограммная и рычажная схемы шасси.

Пирамидальная схема  состоит из трех стержней. Два нижних жестких стержня шарнирно прикрепляются к силовым элементам нижней части фюзеляжа. Они воспринимают лобовые и боковые нагрузки от колеса. Кинетическая энергия вертолета при посадке воспринимается амортизатором, встроенным в третий стержень. Длина этого стержня определяется из конструктивных соображений, при этом учитывается требование обеспечения минимальной массы пояса фюзеляжа, на который воздействует данная нагрузка. Как правило, узел крепления располагают на силовом шпангоуте, воспринимающем нагрузку от НВ. Это конструктивное решение определяет положение стержня с амортизатором относительно оси поворота двух нижних стержней. Обычно плоскость стержня с амортизатором не перпендикулярна к оси вращения нижних стержней. Поэтому для того, чтобы стержень при обжатии амортизатора нагружался только продольной силой, на обоих его концах 4, 7 устанавливаются карданные узлы.

При обжатии амортизатора ось колеса перемещается по дуге окружности. Чтобы в конце обжатия колесо имело максимальную

площадь контакта с грунтом, оно в не обжатом состоянии должно иметь угол развала ф . Этот угол не должен превышать величины, при которой возможен срыв протектора в процессе обжатия амортизатора за счет боковой силы при изменении колеи шасси.

Консольная (балочная) схема главного шасси  применяется в том случае, когда компоновка планера вертолета позволяет отказаться от пирамидальной конструкции шасси. Стойки шасси представляют собой консольные балки, прикрепленные к пилонам фюзеляжа.

Балочные  стойки крепятся к планеру вертолета таким образом, чтобы воспринимались все виды нагрузки с стойки на каркас вертолета (вертикальные, продольные и поперечные силы и крутящий момент). Основным свойством балочного шасси (помимо его компактности) является условие нагружения штока амортизатора, воспринимающего не только осевую нагрузку при обжатии амортизатора, но также продольную и поперечную силы. При определенных соотношениях выноса оси колеса 4 относительно узла крепления шасси к элементам планера, величины консоли шасси и расстояния между буксами Ъ при полностью выпущенном штоке возможно заклинивание амортизатора из-за большого трения в буксах и манжетах.

Для исключения поворота колеса относительно стойки устанавливается шлиц-шарнир 2. При отсутствии нагрузки на колесо угол между звеньями шлиц- шарнира не должен быть больше 150°. В этом случае исключается заклинивание шлиц- шарнира при обжатии амортизатора.

Балочные шасси применяются также в носовых и хвостовых опорах. В этом случае кинематика стойки шасси должна обеспечивать само ориентирование колеса при маневре вертолета на взлетно-посадочной площадке. В стойке шасси предусматривается узел для фиксации плоскости колеса по направлению полета при полностью выпущенном штоке амортизатора.

Если конструктивными приемами не удается исключить возможность заклинивания стойки или по компоновочным соображениям необходимо уменьшить высоту ноги шасси, применяют рычажную схему.

Рычажная схема может иметь разные кинематические варианты. В рычажных стойках шток разгружен от поперечных нагрузок, что улучшает амортизационные качества шасси по сравнению с балочной схемой.

При выборе кинематической схемы для палубного вертолета необходимо учитывать специфические условия нагружения шасси при контакте с посадочной площадкой. Палуба корабля перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях и проворачивается относительно осей XYZ. Устойчивость вертолета на палубе и устранение «земного» резонанса непосредственно связаны с кинематикой главных и носовых стоек шасси.

Пирамидальные шасси имеют «корабельный» недостаток — при больших вертикальных перемещениях шасси вертолета наблюдаются значительные боковые перемещения колес Az, приводящие к изменению колеи при обжатии амортизаторов. С целью предотвращения соскальзывания вертолета с летной палубы корабля во время качки ее поверхность покрывается специальной противоскользящей мастикой, а на поверхность взлетно-посадочной площадки натягивается сеть. Эти меры препятствуют свободному перемещению колес опор пирамидальной схемы вбок, которое может привести к выключению из работы амортизатора шасси, т.е. к увеличению нагрузок на элементы конструкции шасси, к снижению общего демпфирования системы «шасси — НВ», что чревато последствиями провокаций «земного» резонанса на палубе.

Консольная (балочная) кинематическая схема  характерна большими моментами на штоках амортизаторов, что приводит к значительным по величине реакциям в буксах амортизаторов. Это ухудшает динамические характеристики амортизации шасси как в процессе посадки, так и при поглощении энергии при «земном» резонансе.

Неудовлетворительные, с точки зрения корабельных условий, эксплуатационные свойства имеет кинематическая схема рычажного шасси. В данной схеме поперечные колебания вертолета, вызванные боковой и курсовой качкой корабля, приводят к рысканию вертолета (за счет асимметрии обжатия амортизаторов основных опор шасси). Это в сочетании с само ориентирующимися колесами передних опор шасси смещает переднюю часть вертолета в сторону крена и вызывает тенденцию к скатыванию с палубы.

Пирамидально- параллелограммная кинематическая схема  лучше всего отвечает специфическим условиям эксплуатации вертолета на корабле. Применение такой кинематической схемы основного шасси позволяет получить большой ход колеса в вертикальной плоскости с практически неизменной колеей. Другим достоинством схемы является то, что амортизатор шасси воспринимает только осевые нагрузки, что позволяет сделать его характеристику чувствительной к малым нагрузкам.

При самоориентирующихся колесах передних опор шасси происходит раскачка носовой части вертолета, что в свою очередь способствует смещению его в сторону крена.

Для расширения диапазона предельных углов качки корабля, при которых возможны взлет и .посадка вертолета на качающуюся палубу, необходимо вводить в конструкцию передних опор шасси устройство, фиксирующее их по продольной оси вертолета при стояночной нагрузке.

С точки зрения весовой эффективности, использование материала ВТ-22 вместо ЗОХГСНА в конструкциях силовых деталей шасси наиболее выгодно. Сплав ВТ-22 удовлетворительно сваривается, что позволяет получать детали шасси сложной пространственной формы больших габаритов, сваривая их из частей. Для деталей, изготовленных из ВТ-22, не существует проблемы защиты конструкций от коррозии (особенно мест, постоянно подвергающихся воздействию воды, грязи, песка).

Определенным ограничением применения титановых сплавов в конструкции шасси является недостаточно хорошая их работа в парах трения — в таких местах необходимо применять специальное антифрикционное покрытие.

 

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СТОЙКИ ШАССИ

 

В качестве поглотителя кинетической энергии используются специальные агрегаты-амортизаторы и авиационные колеса. Для всех типов амортизаторов обязательно наличие демпфирующего и упругого элементов.

Назначение упругого элемента амортизации — аккумулирование части воспринимаемой кинетической энергии для восстановления исходного рабочего состояния амортизатора.

Упругими элементами амортизации могут быть воздух (азот), пружина или резина. Авиационные колеса шасси также являются упругими элементами амортизации. Помимо поглощения кинетической энергии они обеспечивают необходимую маневренность вертолета по земле и фиксацию его на стоянке.

Назначение демпфирующего элемента — поглощать кинетическую энергию и превращать ее в тепло. Кроме того, демпфирующие характеристики амортизационных стоек должны обеспечивать безопасность от автоколебаний типа «земной» резонанс.

Шасси вертолета 43

Демпфирование осуществляется за счет сил трения в дроссельных устройствах, буксах (подшипниках скольжения) и материале при его деформации.

В зависимости от применяемых упругих и демпфирующих элементов амортизаторы бывают: жидкостно-газовые, пружинные, пружинно-жидкостные, резино- пластинчатые, резино- шнуровые, пружинно-фрикционные.

Резину в амортизаторах используют как при работе на растяжение, так и при работе на сжатие. В первом случае применяют резиновый шнур, во втором — резиновые пластины.

Резиновый шнур состоит из нитей прямоугольного сечения, растянутых до 150—200% начальной длины и фиксированных в таком состоянии текстильной оплеткой. Коэффициент гистерезиса шнуров не превышает 0,18.

Пластинчатые амортизаторы (буферы) набирают из резиновых пластин. Коэффициент гистерезиса 0,25—0,5 при сжатии на 25-50% свободной высоты. Разрушение (растрескивание) резины наблюдается при 50—60% обжатии. Буфер поглощает большую работу, если пластины при сжатии имеют возможность свободно расширяться в стороны. Для этого между пластинами прокладывают гладкие тонкие металлические шайбы.

 

Резиновым амортизаторам свойственны следующие недостатки:

  • —   малый гистерезис;

  • —   естественная потеря амортизационных качеств от атмосферных условий (старение);

  • —   отрицательное влияние низких температур;

  • —   разрушающее действие масла и т.п.

 

Коэффициент полноты диаграмм работы резинового амортизатора Г| = 0,4. Диапазон рабочих температур от +60 до —45° С.

Жидкостно-газовые и пружинные амортизаторы являются основными типами амортизаторов, применяемых на вертолетах.

В зависимости от условий эксплуатации, нагрузки, действующей на амортизационную стойку, заданных характеристик жесткости, величины конструктивно возможного хода штока и кинематической схемы шасси выбирается КСС амортизационной стойки.

Комментарии

CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.
.

Лучшее в мире авиации

наверх