1.2. Схемы шасси

Выбором схемы и значений параметров шасси обеспечиваются не только необходимые характеристики устойчивости и управляемости самолета при его движении по аэродрому, но и определяются нагружение опор и весовые характеристики шасси, силовая схема и весовые характеристики тех частей самолета, к которым крепятся опоры и на которые передаются от них нагрузки (велосипедной) схеме со вспомогательными подкрыльными опорами; многоопорной (более трех опор) схеме. Из этих схем наибольшее распространение сейчас получила почти на всех типах самолетов схема шасси с передней опорой, однако в последнее время стало больше появляться самолетов с числом опор больше трех, особенно на тяжелых транспортных и пассажирских самолетах.

Рис. 1.2. Схемы шасси

Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой, широко применявшаяся вплоть до конца 1940-х гг., встречается сейчас только на некоторых типах спортивных и сельскохозяйственных самолетов (рис. 1.2). Ограничено и применение двухопорной (велосипедной) схемы шасси, в основном она применяется на самолетах вертикального взлета и посадки с единой силовой установкой и на самолетах с большим вырезом в фюзеляже под грузовой отсек. Четырехопорная схема шасси, применялась на самолете А.Ф. Можайского и встречалась в проектах других самолетов в конце прошлого столетия.

1.2.1. Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой

Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой показана на рис. 1.3. Как видно из рис.1.3, две основные опоры самолета находятся впереди ЦМ и близко к нему. Поэтому на основные опоры на стоянке приходится до 90% веса самолета. Третья хвостовая опора вынесена далеко назад от ЦМ под хвостовое оперение (рис. 1.3). На эту опору приходится до 10 % стояночной нагрузки. По своим геометрическим размерам она гораздо меньше основных опор. Все это позволяет получить более короткую, легкую и удобную для уборки хвостовую опору. Однако трехопорная схема шасси с хвостовой опорой имеет ряд недостатков: склонность самолета с такой схемой шасси к капотированию, особенно при посадке на повышенной скорости; сложность самого процесса посадки, так как при превышении посадочной скорости трудно избежать взмывания самолета при касании поверхности аэродрома сначала только опорными элементами обеих основных опор, а посадка на все три опоры (”на три точки”) одновременно требует хорошей летной подготовки. Затрудняет посадку и плохой обзор вперед при посадочном положении самолета, плохая путевая устойчивость, разрушение ВПП струями выхлопных газов при установке на самолет вместо поршневых двигателей (ПД) реактивных двигателей (РД).При интенсивном торможении колес, наезде на препятствие или при зарывании колес в мягкий грунт возможно капотирование самолета. Условия капотирования. Возникают, когда опрокидывающий момент М_опр относительно оси, проходящей через центры контактных площадок колес основных опор, становится больше восстанавливающего момента М_восст относительно той же оси.

Рис. 1.3. Трехопорная схема шасси с хвостовой опорой:

а – параметры шасси; б – путевая устойчивость.

Выражая значения М_опр как произведение силы инерции (массы самолета G/g на его ускорение (в данном случае — замедление) dV /dt) на плечо Н’(H’=H — высота шасси при опирании самолета на все три опоры), а значение М_восст — как произведение веса самолета G на плечо е (рис.1.3), получим условие капотирования самолета в виде неравенства:

(1)

Превышение скорости на посадке при попытке придать самолету трехточечное (посадочное) положение приводит к взмыванию самолета, так как при этом увеличивается угол атаки самолета и возрастает подъемная сила. Самолет отходит от земли, но газ убран до "малого", в результате чего происходит быстрая потеря скорости (подъемной силы) и опускание самолета с большой вертикальной скоростью на землю. Так как основные опоры находятся ближе к ЦМ самолета, то самолет приземляется на эти опоры. Происходит удар. Амортизация не успевает рассеять поглощаемую энергию удара за один ход, и самолет вновь отделяется от земли, так как в процессе обратного хода (распрямления) амортизации происходит вновь увеличение угла атаки самолета и т.д. Амплитуда (высота) таких скачков самолета может возрастать. Само это явление получило название "козления". При малой эффективности рулей на малой скорости летчику трудно справиться с посадкой самолета при "козлении", и это может привести к поломке шасси или капотированию самолета.

В плохой путевой устойчивости самолета с хвостовой опорой при пробеге можно убедиться, рассматривая действующие на самолет от опорных элементов шасси силы и моменты. Так, при случайном отклонении самолета от оси ВПП (например, при ветровой нагрузке действии момента Моткл, (см. рис. 1.3) на опорных элементах (колесах) основных опор возникнут силы Т, перпендикулярные плоскости этих элементов. Силы Т будут создавать момент М_у = 2Те, усугубляющий дальнейший разворот самолета и его отклонение от оси ВПП.

Стопорением хвостового колеса перед взлетом и посадкой можно улучшить путевую устойчивость самолета с рассматриваемой схемой шасси, создавая восстанавливающий момент М_вост = Т'а. Но для этого на самолете нужна специальная система стопорения хвостового колеса. И, наконец, к недостаткам шасси с хвостовой опорой надо отнести разрушение ВПП под действием струи выхлопных газов РД из-за наклона оси самолета в стояночном положении.

Перечисленные выше недостатки трехопорной схемы шасси с хвостовой опорой резко ограничили ее применение.