Основная стойка шасси. Шасси с передней опорой. Подкосы и фермы шасси
Две основных опоры такого шасси располагаются за центром масс самолета, а третья опора устанавливается в носовой части фюзеляжа. Эта опора для обеспечения управляемости самолета на земле делается или свободно ориентирующейся, или снабжается принудительной системой разворота передних колес.
Схема характеризуется следующими параметрами:
b - база шасси;
B - колея шасси;
H - высота шасси;
e - вынос главных опор;
g - угол выноса главных опор;
jо - угол опрокидывания;
jст - стояночный угол.
Эти параметры связаны с посадочным углом α пос, установочным углом α уст и углом на разбеге α разб крыла.
Разбег самолета с данной схемой шасси выполняется в трехточечном положении при:
α разб = jст + α уст.
В конце разбега отклонением руля высоты летчик отрывает переднюю опору, а затем происходит и отрыв от земли основных опор. Посадка самолета происходит на основные опоры с улом атаки крыла
α пос = jо + α уст. + jст
с последующим переваливанием на переднюю опору. Условие переваливания обеспечивается углом выноса g = jо + (1 - 2)о.
Это условие дает величину относительного выноса e/b = 0,1 - 0,15, который показывает долю нагрузки от полной силы тяжести, приходящейся на переднюю опору при стоянке.
Отсутствие опрокидывания вбок обеспечивается углом e, равным (40 - 45)о, что соответствует относительной колее B/b = 0,7 - 1,2.
Схема шасси с передней опорой дает следующие важные преимущества:
Более простая техника пилотирования на взлете, посадке и пробеге;
Устойчивость движения на разбеге и пробеге, которая обеспечивается приложением сил трения колес главных опор за центром масс самолета;
Улучшенный обзор из кабины при движении по земле;
Простота маневрирования при использовании системы поворота передних колес;
Более интенсивное торможение на пробеге и возможность скоростной посадки, что обеспечивается исключением опасности капотирования самолета;
Близкое к горизонтальному положение пола пассажирских и грузовых кабин, а так же осей двигателей, что исключает обдув ВВП горячими газами ТРД.
К недостаткам схемы следует отнести большую за счет более длинной передней опоры массу шасси и возможность возникновения автоколебаний передней опоры типа "шимми". Для гашения этих колебаний передняя опора снабжается гидравлическими демпферами - гасителями колебаний передних колес.
Велосипедная схема шасси.
Шасси состоит из передней опоры, аналогичной передней опоре трехточечной схемы, и задней опоры, закрепляемой на фюзеляже позади центра масс самолета. Эта схема позволяет избежать установки основных опор шасси на крыле. В этом случае на крыле устанавливаются
только вспомогательные опоры, которые при отсутствии крена самолета могут не касаться земли
Основные параметры схемы:
b - база шасси;
H - высота шасси;
B" - колея подкрыльных стоек;
g - угол выноса основной опоры;
b - угол выноса передней опоры.
Различают два типа велосипедного шасси:
1) шасси с углом выноса задней опоры g = (25 - 30)о и e/b = 0,1 - 0,15.
Параметры
такого шасси, кроме колеи, выбираются
аналогично параметрам трехопорного
шасси с носовой опорой. Взлет и посадка
такого самолета ничем не отличаются от
аналогичных режимов самолета с
рассмотренной выше схемой шасси.
2) шасси с g = (40 - 60)о и e/b = 0,4 - 0,5.
Невозможность отрыва передней опоры на взлете требует взлета с обеих опор одновременно, а необходимое увеличение угла атаки крыла в конце разбега обеспечивается или удлинением передней опоры, или укорочением (приседанием) задней опоры. Сложность конструкции таких опор, сложность пилотирования самолета на взлете и посадке ограничивают применение данной схемы шасси. Обычно она используется лишь на военных самолетах.
Многоопорное шасси.
На тяжелых самолетах с очень большой взлетной массой для снижения и более равномерного распределения нагрузки на ВПП приходится увеличивать число опор шасси. В схеме с передней опорой может использоваться три, четыре и более основных опор. Число передних опор более двух сильно затрудняет маневрирование самолета на земле, поэтому даже на очень больших самолетах более двух передних опор не ставится. Для улучшения маневренности при большом числе опор кроме управляемых передних опор иногда делаются управляемыми и основные опоры - все или только некоторые из них (передние, задние). Параметры многоопорного шасси выбираются так же, как и параметры трехопорного. За точку опрокидывания в этом случае принимается точка приложения результирующей сил реакций земли на колесах основных опор при стоянке самолета.
При посадке самолет с многоопорным шасси вначале касается земли задними колесами основных опор, затем переваливается на остальные главные и передние колеса. Амортизаторы задних опор, которые первыми касаются земли делаются более мягкими, чем остальные.
Нагрузки шасси.
При взлете и посадке самолета, при его движении по аэродрому, на стоянке на колеса шасси действуют статические и динамические нагрузки. Их величина и направление определяются схемой шасси, условиями и характером посадки, типом ВПП, характеристиками амортизационной системы и др. Эти нагрузки можно представить в виде приложенных к колесам трех составляющих сил, направленных по основным координатным осям самолета:
Px - сила переднего удара;
Py - вертикальная сила;
Pz - сила бокового удара.
Величина этих нагрузок определяется нормами прочности или авиационными правилами (АП), которые задают основные расчетные случаи нагружения шасси, перегрузку и коэффициент безопасности для каждого случая, величину нагрузки, ее направление и распределение между опорами и колесами. По найденным таким образом нагрузкам строятся расчетные эпюры и проводятся все необходимые прочностные расчеты.
Конструктивно - силовые схемы шасси.
Опора шасси состоит из основного силового элемента - стойки, устройства для поглощения и рассеивания энергии ударных нагрузок - амортизатора и опорных устройств - колес.
Конструктивно-силовые схемы опор шасси можно классифицировать по следующим признакам:
Способу крепления стойки к самолету;
Способу размещения амортизатора на опоре;
Способу крепления колес к стойке.
Способы крепления стойки к самолету.
По этому признаку различают консольную и подкосную схемы крепления стоек.
При консольной схеме стойка жестко закрепляется (защемляется) в верхнем узле крепления и в силовом отношении представляет собой работающую на изгиб консольную балку. Жесткая заделка обеспечивается запиранием стойки в выпущенном положении механическим замком той или иной конструкции. Защемление неубирающейся стойки обеспечивается конструкцией узла ее крепления.
Основной недостаток данной схемы заключается в том, что в корневой части стойка воспринимает большие изгибные нагрузки, сильно увеличивающие ее массу.
В подкосной схеме стойка (1) снабжается дополнительными подкосами (2) в одной или двух плоскостях, которые существенно снижают изгибающие моменты в корневой части стойки и, как правило, обеспечивают общий выигрыш в массе шасси.
Подкосы для обеспечения уборки могут быть складывающимися. В качестве подкоса иногда используются подъемники шасси. В обоих случаях должна обеспечиваться надежная фиксация стойки в выпущенном положении. Подкосная схема кроме выигрыша в массе конструкции, обеспечивает и более жесткое закрепление стойки к самолету, что благоприятно сказывается на устранении некоторых видов автоколебаний стоек, возникающих при движении самолета по земле. Схема подкосного шасси получила самое широкое распространение на современных самолетах.
Схемы размещения амортизаторов.
В зависимости от расположения амортизатора относительно силового элемента опоры - стойки, различают телескопическую (а), рычажную (б и в) и полурычажную (г) схемы стоек.
Телескопическая (а) стойка объединяет в себе силовой элемент - трубчатую стойку и амортизатор. Труба стойки выполняет роль цилиндра амортизатора, внутрь которого входит шток с поршнем, образуя с цилиндром телескопическую пару. На нижнем конце штока подвешиваются колеса. Чтобы исключить вращение штока в цилиндре оба этих элемента соединяются двухзвенником (шлиц-шарниром), обеспечивающим только поступательное движение штока в цилиндре при действии осевой сжимающей нагрузки. К недостаткам этой схемы следует отнести отсутствие амортизации боковых нагрузок и нагрузок переднего удара, а также большое трение в буксах и уплотнении амортизатора при действии этих нагрузок. Частичную амортизацию переднего удара при этой схеме можно обеспечить, придав стойке некоторый угол наклона в продольной плоскости, параллельной плоскости симметрии самолета. Большего участия амортизатора в восприятии силы переднего удара можно получить, используя качающуюся телескопическую схему стойки. В этой схеме стойка шарнирно подвешивается в верхнем узле крепления и фиксируется в выпущенном положении жестким подкосом, присоединенным спереди к среднему шарниру двухзвенника. При переднем ударе в колеса усилие в подкосе заставляет обжиматься амортизатор, что обеспечивает снижение нагрузок и более мягкую передачу энергии переднего удара на конструкцию шасси и самолета. При обжатии амортизатора происходит поворот (качание) стойки относительно верхнего шарнира, чем и объясняется название данной схемы.
Рычажная схема стойки характерна тем, что колеса в этом случае закрепляются на рычаге, который шарнирно крепится к стойке или фюзеляжу.
Шток амортизатора соединяется с рычагом пространственным шарниром, что полностью исключает передачу на амортизатор изгибающих моментов и обеспечивает идеальные условия для работы уплотнения и букс амортизатора. Используются такие разновидности рычажных стоек:
Рычажная стойка с внутренним амортизатором, который размещен внутри стойки (б);
Рычажная стойка с выносным амортизатором, закрепленным снаружи стойки (а);
Рычажная схема без стойки (г).
Кроме улучшения условий работы амортизатора, рычажная схема обеспечивает амортизацию переднего удара, при котором происходит поворот рычага и обжатие амортизатора.
Полурычажная схема (в) представляет собой комбинацию телескопической и рычажной стоек. В этой схеме рычаг с колесами шарнирно подвешивается не к стойке, а к штоку амортизатора, и между рычагом и стойкой спереди с помощью двух шарниров устанавливается дополнительное звено - серьга, обеспечивающая обжатие амортизатора при нагружении колес. Амортизатор включается в работу и при вертикальной нагрузке, и при переднем ударе в колеса, однако сама сила переднего удара передается на шток и вызывает его изгиб.
Схема крепления колес.
Крепление колес к штоку амортизатора или к рычагу может выполняться с помощью вилки, полувилки, полуоси или двух полуосей.
Размещение
более четырех колес на одной оси сильно
затрудняет маневрирование самолета и
размещение колес в убранном положении.
Поэтому для четырех и более колес на
одной опоре обычно используются
многоколесные тележки, рассчитанные
на размещение четырех, шести или восьми
колес на двух или трех осях. Оси колес
устанавливаются на силовом элементе -
раме тележки. Крепление осей к раме
может быть неподвижным или подвижным
(в подшипниках скольжения) в зависимости
от способа передачи тормозных моментов
с колес на стойку.
Для выравнивания нагрузок между осями тележка подвешивается к стойке шарнирно, что требует установки дополнительного стабилизирующего амортизатора, задающего положение тележки относительно стойки и демпфирующего колебания тележки относительно шарнира.
Использование многоколесных тележек шасси требует особого способа передачи тормозных моментов колес на стойку. Если тормозные моменты колес передавать на оси тележки, то рама тележки под действием этих моментов будет поворачиваться относительно шарнира тележки, увеличивая нагрузку на передние колеса и разгружая задние.
Это приводит к неравномерному износу колес и снижает эффективность торможения на пробеге. Чтобы исключить влияние тормозных моментов на перераспределение нагрузки между осями колес эти моменты обычно не передаются на раму тележки. В этом случае корпус тормоза устанавливается на оси подвижно (или ось вместе с корпусом тормоза шарнирно закрепляются в раме) и удерживается от вращения при торможении специальной тягой, закрепленной на стойке (штоке амортизатора) выше или ниже шарнира подвески тележки. Расположение такой тормозной тяги должно подчиняться простому правилу - ось тяги должна быть направлена в точку пересечения линии, проходящей через ось шарнира тележки и ось колеса, с линией земли при обжатых пневматиках колес. Если шарнир тележки и оси колес расположены на одной горизонтали, то тормозная тяга располагается горизонтально.
Особенности крепления передних колес.
Особенности конструкции передних опор шасси связаны с необходимостью обеспечения управляемости самолета при движении по земле. С этой целью для передних колес обязательно предусматривается режим свободного ориентирования. Устойчивость движения в таком режиме обеспечивается созданием плеча устойчивости(t), при котором точка касания земли колесами находится позади оси разворота колес.
После отрыва самолета от земли свободноориентирующиеся колеса должны автоматически устанавливаться в нейтральном положении в плоскости симметрии самолета. Для этого в конструкции передней опоры предусматривается специальный механизм установки колес в нейтральное положение. Один из них показан на рисунке. В этом амортизаторе имеется пара профилированных кулачков, один из которых связан со штоком (верхний), а другой - с цилиндром. После отрыва от земли давлением зарядки амортизатора шток выдвигается наружу и верхний кулачек, скользя по нижнему неподвижному кулачку, устанавливает шток и колеса в нейтральное положение.
При движении самолета по земле с большой скоростью деформация колес и стоек под нагрузкой вызывают резкие развороты колес в обе стороны.
Такие автоколебания передних стоек получили название «шимми». Для исключения "шимми" передние колеса снабжаются специальными гидравлическими демпферами. При развороте колес движение передается на поршень или лопатки этого демпфера, которые перегоняют жидкость из одной полости в другую через малые калиброванные отверстия.
При быстрых колебательных движениях колес сопротивление жидкости резко возрастает, что исключает развитие автоколебаний. При маневрировании самолета скорость разворота колес мала и демпфер не оказывает существенного влияния на рулежные качества самолета.
На тяжелых самолетах, на самолетах с велосипедным шасси передние опоры снабжаются системой принудительного разворота колес по командам летчика. При отключении этой системы колеса переходят в режим свободного ориентирования.
Основные опорные элементы шасси.
В качестве опорных элементов шасси у современных сухопутных самолетов наибольшее распространение получили авиационные колеса. На главных опорах колеса обязательно снабжаются тормозами. Хвостовые опоры, вспомогательные опоры велосипедного шасси и большинство передних опор используют нетормозные колеса.
Авиационные колеса.
Колеса служат для движения самолета по земле. Колесо состоит из пневматика, корпуса и тормоза.
Пневматики.
Пневматик
состоит из покрышки и камеры, устанавливаемых
на корпусе колеса. Камера 4 с вентилем
5 помещается внутри покрышки.
Через вентиль в камере создается давление зарядки p0. В последнее время все большее распространение получают пневматики бескамерные, у которых герметизируется объем между покрышкой и корпусом колеса. В таком пневматике покрышка изнутри покрывается
герметизирующим слоем резины 7. Многослойный каркас пневматика 3 изготавливается из высокопрочного корда, состоящего из синтетических или стальных нитей. В борта каркаса заделываются кольца жесткости 6, изготавливаемые из стальной проволоки. Снаружи каркас покрывается защитным слоем резины 2. По ободу пневматика накладывается протектор 1 из высококачественной резины. Протектор снаружи для увеличения сцепления с поверхностью аэродрома имеет канавки определенного рисунка. Не тормозные колеса могут изготавливаться с гладкой поверхностью. На пневматиках, используемых зимой, для повышения сцепления с грунтом могут устанавливаться металлические шипы. Канавки на поверхности пневматика обеспечивают выдавливание воды из-под него при движении по мокрому аэродрому, исключая тем самым, режим аквапланирования (всплывания) колес на большой скорости.
Пневматики характеризуются:
Габаритными размерами;
Наружным диаметром D;
Наибольшей шириной B;
Формой поперечного сечения:
Баллонные,
Арочные,
Круглые,
Давлением зарядки:
Высокого давления - больше 1,5 МПа,
Среднего давления - 1 - 1,5 МПа,
Низкого давления - 0,5 - 1 МПа,
Сверхнизкого давления - менее 0,5 МПа.
С увеличением давления зарядки p0 уменьшаются габариты и масса пневматика, увеличивается допустимая нагрузка на колесо, но ухудшается его проходимость - растет требуемая прочность грунта или покрытия ВПП аэродрома.
Корпус колеса.
Корпус колеса (6) изготавливается литьем из алюминиевого или титанового сплава. В последнее время появились колеса с корпусами из двух штампованных половин, соединяемых болтами. В ступицу корпуса с двух сторон запрессовываются радиально-упорные подшипники.
Подшипники защищаются от грязи специальным уплотнением 1. Между подшипниками вставляется регулируемая распорная втулка 2, тарируемая на определенную затяжку подшипников. Пневматики монтируются на корпус и фиксируются на нем двумя ребордами 3 и 4, одна из которых (4) - съемная, состоит из двух половин, которые соединяются специальными замками 5.
Внутри корпуса колеса устанавливаются тормоза (7). В зависимости от типа тормоза к внутренней поверхности корпуса крепятся стальные оребренные тормозные рубашки или
устанавливаются шлицы (8) для тормозных дисков
Тормоза колес.
Тормоза служат для сокращения длины пробега после посадки, обеспечивают маневрирование самолета при рулении, его неподвижность на стоянке и при опробовании двигателей. Тормоза должны обеспечивать создание максимального тормозного момента на колесе, определяемого предельной величиной коэффициента трения колеса о поверхность ВПП, а также поглощение и рассеивание кинетической энергии самолета на пробеге.
Практическое применение получили три типа тормозов - колодочный, камерный и дисковый.
Колодочный тормоз состоит из двух или более жестких тормозных колодок, покрытых специальным фрикционным материалом (ретинакс), имеющим высокий коэффициент трения и выдерживающий нагрев до 10000 С.
Колодки шарнирно подвешиваются на корпусе тормоза, который неподвижно закреплен на оси колеса. Снаружи над колодками находится стальной барабан с оребрением (рубашка), связанный болтами с корпусом колеса и вращающийся вместе с ним. Тормозные колодки специальными гидроцилиндрами по сигналам летчика прижимаются к барабану и затормаживают колесо. При растормаживании пружины возвращают колодки в исходное положение.
Энергоемкость колодочного тормоза невелика, поэтому его применение оправдано лишь на легких самолетах с невысокими посадочными скоростями.
Камерный тормоз состоит из неподвижно закрепленного на оси колеса корпуса тормоза 2, на котором по окружности установлено большое количество тормозных колодок 4, покрытых фрикционным материалом.
Колодки за счет радиальных пазов могут перемещаться относительно корпуса только в радиальном направлении, причем специальными пластинчатыми пружинами 6 они отжимаются постоянно к оси колеса. На корпусе тормоза под колодками находится плоская кольцевая резиновая камера 3, в которую подается сжатый воздух или гидросмесь под давлением из тормозной системы самолета. Камера, расширяясь и преодолевая действие пружин, прижимает тормозные колодки к стальному барабану, закрепленному на корпусе колеса, и производит его торможение. Такой тормоз обеспечивает равномерное прижатие всех тормозных колодок к барабану, не требует регулировки зазоров между колодками и барабаном, но из-за наличия резиновой камеры, которая боится перегрева, его энергоемкость также невелика.
Дисковый тормоз работает по принципу фрикционной муфты. Он состоит из набора чередующихся между собой подвижных и неподвижных дисков, установленных на корпусе тормоза.
Подвижные диски 1 шлицами связаны с корпусом колеса 2 и вращаются вместе с ним. Неподвижные диски 3 по внутренней поверхности шпонками связаны с корпусом тормоза 4, болтами закрепленного на оси колеса. С торца пакет дисков сжимается кольцевым поршнем 5, создавая тормозной момент между дисками. При сбрасывании тормозного давления поршень специальными пружинами возвращается в исходное положение.
Дисковые тормоза компактны, обладают высокой энергоемкостью, не требуют точного концентричного расположения колеса и корпуса тормоза, поэтому они нашли самое широкое применение на современных самолетах.
Автомат торможения используется для предотвращения при торможении полного заклинивания колеса и его движения юзом.
С этой целью на колесе устанавливается инерционный датчик, корпус которого неподвижно закреплен на корпусе тормоза. В корпусе датчика вращается валик с малой шестерней 1. Эта шестерня входит в зацепление с большой шестерней 2, закрепленной на корпусе колеса. При вращении колеса валик датчика вращается со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту.
На валике устанавливается маховик, который соединяется с валиком подпружиненными фрикционными накладками. Силы трения в этих накладках раскручивают маховик, и он вращается совместно с валиком. При возникновении юза колесо и валик датчика начинают терять угловую скорость вращения. Маховик за счет сил инерции и, преодолевая силы трения в накладках, проворачивается относительно валика и за счет наклонных скосов перемещается вдоль оси. Это движение используется для включения микровыключателя и подачи сигнала в электроклапан, сбрасывающий давление в системе торможения. Тем самым исключается проскальзывание колеса юзом и обеспечивается высоквая эффективность торможения колес на пробеге.
Амортизаторы шасси.
Во время посадки самолет с посадочной массой mпос подходит к земле с некоторой вертикальной скоростью Vy . Кинетическая энергия вертикального движения самолета
А = (mпос Vy2)/2 должна быть поглощена в процессе соударения с землей теми частями самолета, которые деформируются под действием ударных нагрузок. За счет этих деформаций центр масс самолета опускается вниз к земле или, можно считать, что колеса перемещаются относительно центра масс самолета вверх под действием вертикальной реакции земли P. В конце удара вертикальная скорость самолета падает до нуля, силы реакции земли возрастают до максимальной величины Рmax, а работа этих сил на полном перемещении колес относительно центра масс самолета Нmax будет равна полной кинетической энергии удара А. Величина Рmax определяет перегрузку и расчетные нагрузки для всех элементов самолета при посадке. Для их
уменьшения всегда желательно снижать величину Рmax, а это возможно только за счет увеличения перемещения Нmax в процессе соударения самолета с землей. С этой целью в конструкцию шасси включают специальные элементы - амортизаторы, основное назначение которых заключается в увеличении деформаций опор самолета и увеличения Hmax. Кроме амортизаторов, на перемещение центра масс самолета при ударе существенно влияют деформации пневматиков колес. Упругие деформации конструкции - крыла, фюзеляжа и пр. мало влияют на перемещение Hmax и ими обычно пренебрегают.
Таким образом, основным свойством, которым должен обладать амортизатор, является его упругость - способность деформироваться под нагрузкой.
В процессе удара пневматики колес и амортизаторы, деформируясь, поглощают (аккумулируют) всю энергию удара А. В конце удара, когда скорость Vy полностью погашена, сила Рmax, действуя на самолет, начинает перемещать его вверх и возвращать накопленную в пневматиках и амортизаторах энергию обратно самолету. Энергия, накопленная пневматиками, практически полностью возвращается самолету на обратном ходе. Если бы и амортизаторы всю накопленную энергию возвращали самолету на обратном ходе, то самолет снова отрывался бы от земли и совершал бы такие подскоки достаточно долго. Чтобы этого не происходило, в конструкции амортизатора обязательно предусматривается возможность уменьшения усилий, а, следовательно, и возвращаемой самолету на обратном ходе энергии.
В результате - амортизатор часть энергии удара рассеивает, превращая ее обычно в теплоту, полностью исключая повторные подскоки самолета при посадке.
Отсюда следует, что вторым важнейшим свойством амортизатора является его способность рассеивать энергию удара, превращая ее в тепло.
Упругие свойства амортизатора обеспечиваются включением в его конструкцию специальных упругих тел или элементов - резины, стальных пружин, рессор, газа, жидкости. По удельной (на единицу массы) энергоемкости наиболее выгодными из них являются газ и жидкость, которые используются в жидкостно-газовых и жидкостных амортизаторах, получивших самое широкое применение на современных самолетах. Жидкость в этих амортизаторах обеспечивает рассеивание энергии за счет ее перетекания с большим сопротивлением из одной полости в другую, что сопровождается нагревом жидкости и переводом механической энергии в тепловую.
Жидкостно-газовый амортизатор.
Основными элементами жидкостно-газового амортизатора являются цилиндр 1, поступательно перемещающийся в нем шток 2, плунжер 3, профилированная игла 4, клапан торможения 6, пакет уплотнений 7, обеспечивающий герметизацию внутреннего объема амортизатора. Шток опирается на цилиндр бронзовыми буксами. Верхняя букса 5 связана со штоком и перемещается вместе с ним, а нижняя закреплена неподвижно в нижней части цилиндра. Амортизатор через специальные клапаны заливается до определенного уровня жидкостью и заряжается сжатым азотом до начального давления ро.
При действии сжимающих нагрузок шток входит в цилиндр, объем газовой камеры уменьшается, а давление в ней и нагрузка на штоке возрастают. Жидкость из нижней полости штока перетекает в верхнюю полость цилиндра через кольцевую щель между иглой и плунжером, испытывая при этом большое сопротивление. Далее жидкость через отверстия в буксе 5 проходит в кольцевую полость между штоком и цилиндром. Кольцевой клапан 6 при этом опускается вниз и открывает свободный проход для жидкости. Приложенная к штоку сила Р на прямом ходе затрачивается на сжатие газа Рг, преодоление сил сопротивления перетеканию жидкости Рж, сил трения в буксах и уплотнениях Рт и сил инерции Рин движущихся со штоком элементов.
Рп.х. = Рг + Рж + Рт + Рин.
Работа сил инерции невелика и ими можно пренебречь.
На рисунке показан характер изменения перечисленных сил в зависимости от перемещения штока d при обжатии амортизатора.
Давление газа и сила Рг определяются политропой с показателем к = 1,1 - 1, 2. Рго - сила, создаваемая давлением начальной зарядки амортизатора. Сила сопротивления перетеканию жидкости прямо пропорциональна квадрату отношения скорости штока к площади проходных отверстий для жидкости.
Заштрихованные на этом рисунке площади показывают величины энергии, поглощенной каждой из перечисленных сил.
Полная работа, поглощенная амортизатором, равна сумме А = Аг + Аж + Ат.
Ее можно выразить через максимальные усилие Рmax и перемещение штока dmax
Работа сил трения и жидкости превращается в теплоту и рассеивается, а работа, затраченная на сжатие газа, аккумулируется и возвращается самолету на обратном ходе. При обратном ходе штока, который происходит с меньшей скоростью, жидкость перетекает в обратном направлении. Кольцевой клапан поднимается жидкостью вверх и резко уменьшает площадь проходных отверстий в буксе 5 , что обеспечивает рассеивание энергии на обратном ходе. Изменение усилия Рг на обратном ходе происходит по той же самой политропе, что и на прямом ходе. Силы трения и сопротивления жидкости вычитаются из усилий, создаваемых газом Р = Рг - Рж - Рт.
Работа сил трения и сопротивления жидкости и на обратном ходе переходит в тепловую и рассеивается.
На диаграмме работы амортизатора площадь между кривыми прямого и обратного хода показывает полную рассеянную амортизатором работу DА = А1 - А2 (петля гистерезиса). У современных амортизаторов полная рассеянная работа составляет 50 - 60 % от поглощенной на прямом ходе энергии А1.
Полная поглащенная энергия удара при посадке Адеф. при опускании центра масс самолета на величину Нэ за счет деформаций амортизатора, пневматиков колес и конструкции определит максимальную нагрузку на колеса SРкэ.
При грубой посадке с повышенными вертикальными скоростями сопротивление жидкости резко возрастает, что приводит к увеличению расчетных нагрузок на амортизаторе - появлению пиковых перегрузок (f). Для устранения этого недостатка были разработаны двухкамерные жидкостно-газовые амортизаторы.
Двухкамерный жидкостно-газовый амортизатор.
Параметры
амортизатора определяются исходя из
расчетной вертикальной скорости Vy
и соответствующей ей энергии удара при
посадке. Однако большая часть посадок,
выполняемых опытными летчиками,
происходит со скоростями Vy,
значительно меньшими расчетной. В этом
случае желательно иметь более мягкий
амортизатор, который обеспечит меньшие
нагрузки при посадке. С этой целью
желательно снижать давление начальной
зарядки амортизатора ро. Обычно оно
соответствует усилию, равному 0,5 - 0,6 от
стояночной нагрузки. Дальнейшее
уменьшение ро снижает запас энергоемкости
амортизатора на разбеге, когда нагрузка
на колеса максимальна и мягкий
амортизатор будет сильно обжат.
Компромиссное решение можно получить,
используя двухкамерный амортизатор.
В таком амортизаторе создается две газовых камеры, заряженных разными начальными давлениями - камера низкого (Н) и камера высокого (В) давления. В начальный момент обжатия амортизатора в работу вступает камера низкого давления, а когда в ней давление станет равным давлению зарядки второй камеры, начинают работать обе камеры совместно. За счет увеличения общего объема сжимаемого газа политропа обжатия становится более пологой. В двухкамерном амортизаторе давление зарядки в первой камере (Н) можно снизить до 0,1 - 0,15 от стояночной нагрузки и получить очень мягкий амортизатор при посадке. Если стояночную нагрузку на разбеге выбрать близкой к нагрузке в точке перелома политропы, то за счет ее малого наклона за точкой перелома можно получить достаточный запас энергоемкости амортизатора на разбеге и пробеге для поглощения ударных нагрузок при наезде на неровности, особенно на большой скорости в конце разбега.
Диаграммы работы двухкамерного амортизатора показаны на рисунках, на которых сохранены те же обозначения, что и в предыдущем разделе. На этих диаграммах Рст.взл - обозначена стояночная нагрузка на амортизатор при взлетной массе самолета.
Амортизаторы с разгрузочным клапаном.
Жидкостно-газовый амортизатор за счет использования на прямом ходе сопротивления жидкости имеет достаточно высокий (до 0.8 - 0.85) коэффициент полноты диаграммы работы, что обеспечивает его высокую энергоемкость при небольшом ходе штока. Эта энергоемкость нужна только при посадке самолета в момент его первого удара о землю. Все остальные режимы движения самолета по земле - пробег, разбег, маневрирование при рулежке - не требуют высокой энергоемкости амортизатора. На этих режимах амортизатор поглощает энергию ударных нагрузок при наезде колесами на неровности аэродрома. Энергия этих ударов невелика, но они сопровождаются резкими, с большой скоростью перемещениями штока амортизатора, что при высоком коэффициенте полноты диаграммы работы и при больших скоростях движения самолета приводит к большим пиковым нагрузкам, передаваемым на шасси и самолет. Для снижения этих нагрузок желательно иметь мягкий, пусть даже с меньшей энергоемкостью и с меньшим коэффициентом полноты диаграммы работы, амортизатор. Этого можно добиться уменьшением или даже полным устранением сопротивления жидкости при работе амортизатора на указанных выше режимах движения самолета. Такое превращение жесткого жидкостно-газового амортизатора в мягкий чисто газовый обеспечивается включением в его конструкцию специального разгрузочного клапана, который при первом ударе самолета о землю уменьшает площадь проходных отверстий для жидкости, а при движении самолета по земле при стояночном обжатии амортизатора клапан открывает дополнительные каналы перетекания жидкости, что превращает амортизатор в газовый. Уменьшение ударных пиковых нагрузок при движении самолета, особенно на разбеге и пробеге, благоприятно сказывается на ресурсе шасси и других агрегатов самолета.
Схема уборки и выпуска опор шасси на примере шасси самолета Ан-26.
Уборка и выпуск опоры шасси осуществляется силовыми цилиндрами. При уборке основной опоры шасси жидкость из гидросистемы поступает параллельно в верхнюю полость силового цилиндра и гидроцилиндр замка-распора. Обратная стрела прогиба при этом выбирается, распор в дальнейшем не препятствует складыванию подкоса и уборки амортстойки. Силовой цилиндр убирает амортстойку, поворачивая ее до постановки ее на замок убранного положения.
В ходе уборки амортстойки при помощи механизма, кинематически связанного с ней, происходит открытие, а затем закрытие передних створок отсека опоры. Створки полностью открываются при угле поворота амортстойки 35°, а начинают закрываться за 6° до полностью убранного положения стойки. В закрытом положении створки запираются механическим замком, управление которым осуществляется от замка убранного положения амортстойки.
При выпуске основной опоры шасси жидкость из гидросистемы поступает сначала в гидроцилиндр замка убранного положения амортстойки, открывая его и связанный с ним замок створок. Только после открытия этих замков жидкость поступает в нижнюю полость силового цилиндра, который за счет демпфирующего устройства обеспечивает безударное окончание выпуска амортстойки. В конце выпуска звенья распора под действием своих пружин устанавливаются на механический упор, образуя обратную стрелу прогиба, тем самым, фиксируя опору в выпущенном положении.
Открытие и закрытие передних створок отсека при выпуске амортстойки происходит также как и при уборке, но в закрытом положении створки замком не запираются.
При уборке передней опоры шасси жидкость из гидросистемы одновременно поступает в гидроцилиндр замка выпущенного положения и в гидроцилиндр уборки-выпуска передней опоры. Замок открывается, амортстойка начинает убираться, одновременно приводится в действие центрирующее устройство и механизм управления передними и средними створками, которые открываются на угол 85° и пропускают переднюю амортстойку в отсек шасси. В конце уборки закрывается замок убранного положения и одновременно происходит закрытие всех створок отсека передней опоры.
При выпуске передней опоры шасси работа механизмов осуществляется в обратном порядке. В ходе выпуска замок выпущенного положения закрывается, одновременно закрываются передние и средние створки.
Предлагаю авиамоделистам вариант изготовления стойки шасси для ретрактов без станочного оборудования.Стойки подобного типа стоят доволно дорого.На Алиэкспресс подобные находил за 600руб за пару на ПФ еще дороже. 
Амортизатор для стойки шасси 5 мм, 1 шт.
Товар
http://www.сайт/product/6382/
В строительном магазине (Максидом, ОБИ,Касторама и т.п магазинах) приобрел отечественный алюминевый прокат стержень диаметром 6мм и трубку Ф8хФ6 мм метровой длины по цене 75р за каждое изделие.
Так как они идеально сопрягались по диаметрам, решил изготовить из них стойки, остатки проката вполне можно применить для стыковки крыльев, других стоек и т.п.
Единственное затруднение может вызвать только наличие пружин диаметром 5-5,5мм, ну думаю в хозяйстве моделиста всегда подобное найдется.Длину и жёсткость пружины в трубке регулируем подбором длины проставки из стеклотекстолита. Процесс и размеры описывать не буду,каждый длину стоек сделает под конкретную свою модель. В качестве стержней для стыковки с ретрактами можно использовать обломки сверла,вала двигателя или стержни со старых сидиромов. В местах крепления необходимо сделать плоские лыски от проворота и крепеж ставить на клей или краску для предотвращения от самовывинчивания при вибрации.
Передняя опора шасси - одностоечного типа балочной конструкции, с подкосом и непосредственным креплением колеса к штоку амортизатора Передняя опора (рис 35 и 36) установлена в носовой части фюзеляжа и закреплена на нулевом шпангоуте.
Амортизационная стойка 13 - основной силовой элемент, связывающий опору шасси (колесо) с конструкцией самолета. Внутренняя полость стойки использована для устройства жидкостно - газового амортизатора.
Таблица 8
| Показатель | Главные ноги шасси | Передняя нога шасси |
| Тип колеса Размер авиашины, мм Давление в авиашине, кгс/мм2 | К 141/Т141 500X150 3 + 0,5 | 44 - 1 400х150 3 + 0,5 |
| Тип тормоза | Однорядный, пневматический | - |
| Рабочая жидкость в амортизаторе | Масло АМГ - 10 ГОСТ 6794 - 53 | |
| Рабочий газ в амортизаторе | Азот ГОСТ 9293 - 59 | Азот ГОСТ 9293 - 59 |
| Полный ход штока амортизатора, мм | 290+3 | 180±2 |
| Количество масла в амортизационной стойке (верхняя камера), см3 | ||
| Начальное давление газа в амортизаторе, кг/см2: нижняя полость верхняя полость | 65±1 24±1 | 55±1 23±1 |
| Стояночное обжатие, мм |
Подкос 5 представляет собой систему двух стержней, которые, являясь дополнительной опорой стойки, уменьшают изгибающие моменты, действующие на нее, и увеличивают жесткость конструкции. Кроме того, применение подкоса упрощает проблему крепления ноги к планеру самолета. При убранном положении шасси подкос складывается. Цилиндр - подъемник 7 предназначен для уборки и выпуска ноги шасси. Замок убранного положения 6 обеспечивает фиксацию ноги шасси в убранном положении и исключает произвольный выход ноги из этого положения.
Колесо 2 - опора передней ноги шасси - нетормозное, неуправляемое, с фиксацией в нейтральном положении при не обжатой стойке. Угол поворота колеса от нейтрального положения при движении по земле ±52°. Гаситель колебаний (демпфер «шимми») 4 служит для предотвращения колебаний самоориентирующегося колеса при разбеге самолета. Для сигнализации положения передней ноги на ней смонтирован механический указатель 9. В убранном положении нога удерживается механическим замком, в выпущенном - шариковым замком цилиндра подъемника и складывающимся подкосом.
Амортизационная стойка (рис. 37) передней опоры состоит: из сварных стакана и штока с вилкой для крепления колеса; гасителя колебаний; шлиц шарнира; пакета деталей амортизации и механизма установки колеса передней стойки шасси в нейтральное положение после отрыва колеса от земли. Верхняя часть сварного стакана 23 амортизационной стойки образует вилку для крепления стойки к кронштейну на наклонном нулевом шпангоуте фюзеляжа. В отверстия ушей вилки запрессованы бронзовые втулки 1 под Болты крепления контрятся от проворачивания контровочными шайбами, гайки болтов контрятся шплинтами.
В верхнюю часть сварного стакана вварено гнездо. Оно служит для заправки стойки маслом АМГ - 10, а штуцер 2, ввернутый в гнездо, - для зарядки верхней полости амортизационной стойки азотом. В штуцере расположены шток 26 с клапаном 25, пружина 27 и опорная шайба 28. На штуцер навернута заглушка 24, законтренная проволокой. Нижняя часть сварного стакана имеет две проушины для крепления гасителя колебаний 3; под ним установлен обод 6 - стальной цилиндр с запрессованной в него бронзовой втулкой, закрепленный на стакане с помощью гайки 11. Обод связан тягой 5 с рычагом поводка гасителя колебаний 4, а звеньями шлиц - шарнира - со штоком амортизационной стойки.
Внутри нижней части сварного стакана с помощью гайки 11 законтренной тремя винтами 12, установлен неподвижный пакет деталей амортизации и механизма установки колеса в нейтральное положение, состоящий из неподвижной бронзовой буксы 10, обтюратора 30, уплотнений 31 и неподвижного профилированного кулачка 9. Винты контрятся проволокой и пломбируются.
Полый шток амортизационной стойки выполнен из материала 30ХГСА. На нижнем конце штока приварена вилка для крепления колеса, а в верхний ввернута гайка, крепящая на штоке детали амортизации и механизма установки колеса в нейтральное положение: бронзовая букса, клапан с тремя отверстиями диаметром 1,4 мм, втулка, стопорное кольцо, резиновая манжета, гайка и профилированный кулачок. Кулачок 17 закреплен на штоке амортизационной стойки с помощью двух сухарей. Герметичность амортизаторной стойки обеспечивается пакетом уплотнения, состоящим из фторопластовых шайб и резиновых колец, расположенных в кольцевых выточках на внутренней и внешней поверхности неподвижной буксы и внешней поверхности поршня, расположенного внутри штока. Установка внутри штока стального поршня 19, способного перемещаться вдоль штока (ход - 78 мм), способствует лучшему поглощению ударов при взлете, посадке и рулении на грунтовых аэродромах.
| Рис. 36 Кинематическая схема уборки-выпуска передней опоры шасси |
Амортизаторы обычной конструкции обладают небольшим остаточным ходом при максимальных нагрузках во время руления и передают очень большие нагрузки не только на узлы крепления шасси и опорную конструкцию, но и на весь самолет в целом. Эти нагрузки значительно снижают долговечность элементов конструкции самолета.
Учитывая это, на самолете Як-18Т использованы амортизаторы двойного действия, обеспечивающие возможность преодоления неровностей аэродрома с малыми нагрузками на конструкцию планера. Амортизатор состоит из двух воздушных камер, на которые делит полость амортизационной стойки поршень 19.
Камера Г через гнездо, в которое ввернут штуцер, заряжается маслом АМГ-10, а через штуцер - азотом до 23 кгс/см 2 . Камера В заряжается азотом до давления 55 кгс/см 2 через штуцер, расположенный в нижней части штока стойки.
Работа амортизатора характеризуется диаграммой обжатия (рис. 38), т. е. кривой усилия по ходу штока. Площадь диаграммы заключенная между кривой обжатия, осью перемещений начальной и конечной ординат, равна поглощенной амортизационной стойкой работе при восприятии посадочного удара. Амортизация должна поглощать эксплуатационную работу с заданной перегрузкой при посадке и некотором запасе хода штока амортизатора (10% полного обжатия как амортизатора, так и пневматика).
В качестве примера сравним изображенные на рис. 38 диаграммы стояночного обжатия двух амортизаторов. Площадь oabcd равна поглощенной эксплуатационной работе амортизатора двойного действия, площадь oaend - обычного амортизатора.
Основной характеристикой любой диаграммы обжатия является коэффициент полноты диаграммы η :
или 
,
Работа фактически поглощенная амортизатором, выражается как:
,
p max - конечное усилие по оси амортизатора;
S KOH - конечный ход штока по диаграмме обжатия.
Сравнение площадей показывает, что при одинаковом ходе штока обычный амортизатор не сможет воспринять всю энергию, возникающую при ударе самолета о землю при посадке, а также удары при движении самолета по неровностям аэродрома. Следовательно, при использовании обычного амортизатора необходимо увеличить ход штока или эксплуатационную перегрузку (обычно она выбирается в пределах 2÷4). И то и другое ведет к усложнению конструкции, ухудшению условий работы стойки и снижению долговечности ее конструкции.
Работа амортизатора передней стойки самолета рассматривается в двух положениях: прямой и обратный ход (см. рис. 37). Для достижения достаточно эластичной амортизации и обеспечения необходимого гистерезиса в конструкции амортизатора применен на прямом и обратном ходах клапан торможения. При прямом ходе удара колеса о землю шток 14 с деталями амортизации под действием ударной нагрузки движется вверх, объем камеры Г уменьшается, а давление в ней увеличивается. При сжатии газ, находящийся в камере Г, поглощает часть энергии посадочного удара самолета о землю, поглощенная им работа аккумулируется и передается на конструкцию самолета при обратном ходе амортизатора.
При движении штока вверх (при прямом ходе) клапан торможения 20 отжат к буртику втулки 16, и масло из камеры Г через отверстия в буксе 21, через кольцевой зазор между стаканом и клапаном и отверстия в клапане торможения вытесняется в полость между стаканом и втулкой. При перетекании жидкости через отверстия происходит потеря напора, так как энергия затрачивается на сообщение жидкости кинетической энергии и на трение. Эта часть энергии рассеивается, передаваясь конструкции амортизатора в виде тепла
На рис. 39 изображена диаграмма обжатия передней амортизационной стойки. Работа амортизации на прямом ходе представлена на этой диаграмме в виде кривой abc. Характер кривой показывает, что работа, поглощенная амортизатором, затрачивается на сжатие газа, на преодоление трения опорных букс штока и трения уплотнительных манжет. Работа, затрачиваемая на преодоление гидравлического сопротивления жидкости при прохождении последней через отверстия в клапане на прямом ходе, незначительна и не находит отражения в характере кривой. Кривая abc распадается на два участка. Участок ab показывает работу амортизации на прямом ходе при нормальной посадке. Участок bc характеризует работу нижней камеры. В амортизационной стойки (см. рис. 37), которая вступает в работу при поглощении энергии грубой посадки (сильного удара) или наезда самолета на высокое препятствие при движении по аэродрому. В этом случае давление в камере Г при прямом ходе штока становится больше, чем давление в камере В, и при движении штока вверх поршень 19, находящийся внутри штока, под действием разности давлений в камерах Г и В перемещается относительно штока вниз, создавая дополнительный объем камеры Г. За счет этого давление в камере Г растет медленнее, что смягчает амортизацию на прямом ходе штока.
Амортизация на обратном ходе осуществляется торможением жидкости в клапане 20, а также трением букс и манжет. Кривая усилий на обратном ходе изображена на диаграмме статического обжатия передней стойки (см. рис. 39) в виде кривой ned, состоящей из двух участков ne и ed, характеризующих работу двух камер амортизатора.
| Рис. 39 Диаграмма обжатия передней амортизационной стойки. |
 |
При обратном ходе штока клапан торможения 20 перекрывает отверстия в подвижной буксе 21 и жидкость вытесняется из полости между стаканом 23 и втулкой 16 в камеру Г только через отверстия в клапане торможения и буксе. Протекание жидкости через эти отверстия происходит с большим торможением, чем при прямом ходе штока, в результате этого стойка разжимается медленнее, что уменьшает обратный удар. Площадь, заключенная между кривыми abc и ned, соответствует работе гистерезиса (работе жидкости и сил трения на прямом и обратном ходе).
Механизм установки колеса в нейтральное положение показан на рис. 40. На штоке амортизатора установлен кулачок 1, который входит в зацепление с кулачком, установленным в стакане 2, чем обеспечивает фиксирование колеса в нейтральном положении при отрыве колеса от земли (на обратном ходе штока). При передвижении же по земле кулачки разъединены, и шток с колесом может поворачиваться.
Гаситель колебаний служит для демпфирования самовозбуждающихся колебаний колеса передней ноги шасси. Он крепится двумя болтами в проушинах нижней части сварного стакана амортизационной стойки.
Гаситель колебаний (рис. 41) состоит из корпуса 6, крышки 15, двух гаек 9 и 12, поводка 7, поршня 11, двух вкладышей 10 и двух клапанов 14. Во внутренние полости гасителя колебаний заправляется масло АМГ - 10.
Поводок гасителя колебаний 7 шлицевым соединением связан с рычагом 4, который, в свою очередь, тягой 3 связан с ободом амортизационной стойки. Корпус гасителя колебаний 6 представляет собой полый цилиндр, закрытый с торцов гайками 9 и 12 с заглушками 13. Для уплотнения между гайками и цилиндром установлены резиновые кольца. Корпус, гайки, рычаг и тяга изготовлены из стали 30ХГСА. Поршень 11 делит внутреннюю полость цилиндра на три части.
Крайние полости цилиндра соединены между собой калиброванным отверстием поршня. Средняя полость закрыта крышкой с резиновой прокладкой и сообщается с крайними через перепускные клапаны 14, 16 поршня. Перепускной клапан состоит из клапана, пружины и упора.
Колебания колеса через звенья шлиц-шарнира передаются на обод, а с него - на поводок гасителя колебаний. При этом поводок, поворачиваясь, давит на вкладыши, запресованные в поршень, и перемещает его вправо и влево. При перемещении поршня, которое является следствием колебаний колеса, изменяются объемы полостей А к В (объем одной полости увеличивается, а другой уменьшается) и масло через калиброванное отверстие в поршне вытесняется из полости с уменьшающимся объемом в полость с увеличивающимся объемом (возникает гидросопротивление); колебания колеса демпфируются.
При большом усилии, передаваемом от колеса на поршень гасителя колебаний, масло из полости, объем которой уменьшается, проходит между поршнем и корпусом в полость Б. Давление в полости Б возрастает, один из клапанов открывается и масло стравливается из полости Б в полость А или В, в зависимости от соотношения объемов этих полостей.
Складывающийся подкос (см. рис. 35) служит для фиксации передней ноги шасси в выпущенном положении. Он передает усилия с амортизационной стойки на узлы фюзеляжа и совместно с цилиндром - подъемником входит в механизм уборки и выпуска передней ноги шасси.
Складывающийся подкос состоит из нижнего и верхнего звеньев, шарнирно соединенных между собой полым болтом, изготовленным из хромоникелевой стали 12ХНЗА. Нижнее звено подкоса цельное, верхнее звено разъемное и состоит из двух штампованных из материала 30ХГСА половин. Стык обеих половин верхнего звена осуществляется с помощью двух болтов с гайками. В состыкованном положении приливы обеих половин верхнего звена образуют проушину для соединения с ушковым болтом штока цилиндра - подъемника.
Соединение нижнего звена подкоса со сварным стаканом амортизационной стойки и крепление верхнего звена подкоса к кронштейну на шпангоуте № 1 фюзеляжа производится с помощью болтов с гайками.
В ушко нижнего подкоса, соединяющего его с амортизационной стойкой, установлен шаровой вкладыш. На верхнем звене подкоса с помощью стального штампованного кронштейна установлен концевой выключатель АМ800К, а на нижнем с помощью кронштейна, согнутого из стального листа, - нажимной регулируемый винт.
В выпрямленном положении передней ноги шасси выступ нижнего звена подкоса упирается в площадку между ушками верхнего звена, образуя обратную стрелу прогиба подкоса вниз от прямой на 5 мм, чем обеспечивается установка подкоса «враспор» при выпущенном положении ноги. В этом положении подкос фиксируется цилиндром - подъемником, шток которого запирается шариковым замком, при этом винт нажимает на шток выключателя и на сигнальном табло шасси на приборной доске в кабине загорается зеленая сигнальная лампа выпущенного положения передней ноги шасси.
Смазку шарнирных соединений складывающегося подкоса производят через масленки, ввернутые в ушки обеих его половин.
Цилиндр-подъемник уборки - выпуска передней стойки шасси служит для уборки и выпуска передней ноги шасси, а также для фиксации стойки в выпущенном положении. Конструкция цилиндра - подъемника показана на рис. 42. Внутри корпуса 8, представляющего собой стальной цилиндр с приваренными штуцерами подвода и отвода сжатого воздуха, перемещается стальной шток 12 с поршнем 5. Снаружи на корпус наворачиваются две стальные гайки 2 и 11 одна из которых фиксирует ушко 1 с запрессованным в него сферическим подшипником для крепления к кронштейну на нулевом шпангоуте, другая - муфту 10, изготовленную из материала Д16Т, и стальное неподвижное конусное кольцо 9, относящееся к шариковому замку цилиндра - подъемника. Кроме кольца 9, шариковый замок состоит из стального подвижного кольца 7 и пяти шариков 6, перемещающихся внутри корпуса вместе со штоком, на котором они закреплены вместе с поршнем 5, упором 3 и пружиной 4.
В нижний конец штока ввернут стальной ушковый болт со сферическим подшипником для крепления к проушине верхнего звена складывающегося подкоса. Длина штока регулируется с помощью ушкового болта, который контрится гайкой и шайбой. Герметичность подвижного соединения между поршнем и корпусом обеспечивается резиновыми уплотнителями 16, установленными в кольцевых канавках на наружной поверхности поршня.
Уплотнение штока в муфте 10 осуществляется с помощью резинового манжета, установленного в верхней кольцевой канавке на внутренней поверхности муфты. В нижней канавке имеется кожаное кольцо, которое защищает уплотнительный пакет от грязи и пыли. Герметичность цилиндра - подъемника обеспечивается также набором уплотнительных и защитных колец из резины и фторопласта, установленных в кольцевые канавки на наружной поверхности ушка 1 и муфты 10.
Корпус цилиндра - подъемника проходит через резиновый защитный чехол 8 (см. рис. 35), препятствующий проникновению грязи и пыли из ниши передней ноги внутрь фюзеляжа. При уборке шасси цилиндр - подъемник работает следующим образом (см. рис.42, б).
При закрытом шариковом замке и установке рукоятки крана шасси в кабине самолета в положение «Убрано» воздух под давлением подводится в полость Б, а полость Л сообщается с атмосферой. Под действием этого давления поршень отжимается влево до упора (поднимается вверх в цилиндре - подъемнике, установленном на самолете), сжимая пружину. Шарики выходят из уступа неподвижного конусного кольца, и шариковый замок открывается. Затем поршень перемещается влево совместно со штоком и подвижным конусным кольцом, звенья подкоса складываются и нога убирается до фиксации амортизационной стойки в замке убранного положения 6 (см. рис. 35).
При выпуске шасси рукоятка крана шасси в кабине устанавливается в положение «Выпущено». При этом полость Б сообщается с атмосферой, а воздух подводится в полость А. При открытом замке убранного положения амортизационная стойка под действием собственной массы и давления воздуха на поршень штока цилиндра - подъемника сходит с замка 6 и перемещается вниз в положение «Выпущено». В конце хода штока шарики накатываются на выступ неподвижного конусного кольца, отжимаются сначала вниз, а затем, скользя по поверхности неподвижного конусного кольца, вверх и западают за уступ неподвижного кольца. Шариковый замок закрывается.
Замок убранного положения (рис. 43) предназначен для фиксирования передней ноги шасси в убранном положении.
Две штампованные из материала 30ХГСА щеки замка 8, образующие его обойму, крепятся четырьмя болтами с гайками к профилям на шпангоуте № 1 в нише передней ноги шасси. В обойме замка расположены крюк 7, защелка 9 и пружина 6, связывающая защелку с крюком. Кроме того, на обойме замка крепится воздушный цилиндр открытия замка 3, концевой выключатель АМ800К 10 и рычаг 4 с нажимным регулируемым винтом 5.
При уборке шасси амортизационная стойка передней ноги втулкой 3 (см. рис. 35), надетой на болт, соединяющий звенья шлиц-шарнира, входит в зев крюка замка; крюк поворачивается, пружина растягивается, и крюк, скользя своей криволинейной поверхностью по закругленной поверхности защелки, западает за ее выступ: замок закрыт. При этом нажимной регулируемый винт 5 (см. рис. 43), ввернутый в рычаг 4, связанный с защелкой, отходит от штока концевого выключателя 10, и на сигнальном табло шасси в кабине загорается красная сигнальная лампа убранного положения передней ноги шасси.
При выпуске шасси воздух от основной или аварийной воздушной системы через соответствующий штуцер подается в цилиндр открытия замка 3, который представляет собой стальной штампованный корпус, в котором находится пружина 2 и перемещающийся в ней шток 1 с двумя поршнями, делящими внутреннюю полость цилиндра на полости, связанные с основной и аварийной воздушной системами. Ход штока - 9 + 0,5 мм. Цилиндр крепится к щекам обоймы замка двумя болтами с гайками.
При подаче воздуха в цилиндр при выпуске шасси шток цилиндра выдвигается, нажимая на плечо защелки 9; она поворачивается, растягивая пружину 6, и освобождает крюк от западания за выступ защелки. Под действием массы передней ноги и сил от растянутой пружины крюк поворачивается и выходит из зацепления со втулкой шлиц-шарнира, освобождая переднюю ногу. При открытом замке шток концевого выключателя нажимает на винт, ввернутый в рычаг, связанный с защелкой, и на сигнальном табло шасси в кабине красная сигнальная лампа убранного положения передней ноги шасси погаснет.
Колесо передней стойки. На передней стойке установлено нетормозное колесо (рис. 44). Оно представляет собой литой барабан 7, выполненный из магнитного сплава и пневматика размером 400x150 мм, состоящего из покрышки 2 и камеры 12. Покрышка изготавливается из корда - ткани, плетеной из капроновых, нейлоновых и металлических нитей.
Снаружи корд покрыт протектором из вулканизированной резины со специальным рисунком для лучшего сцепления с поверхностью аэродрома. Камера изготовлена из высококачественной резины.
Для обеспечения хорошей проходимости колес при эксплуатации с грунтовых аэродромов на самолете применяются колеса с пневматиками низкого давления. Давление в камере пневматика переднего колеса - 3 + 0,5 атм. Для обеспечения монтажа пневматика на барабан одна из реборд обода барабана сделана съемной 11. Она выполнена в виде двух полуреборд, которые в собранном колесе скрепляются между собой планками и болтами. Съемная реборда удерживается на барабане кольцом (замком реборды) 10, а для предотвращения ее проворачивания фиксируется штифтами 13.
В барабан колеса запрессованы два конических радиально - упорных роликоподшипника 5, которые для защиты от попадания грязи и влаги и сохранения смазки закрыты с двух сторон сальниками 9. Колесо устанавливается в вилку штока амортизационной стойки с помощью оси 8, выполненной из материала 30ХГСА, и крепится гайкой 4. Гайка контрится проволокой. Зазоры между пневматиком и вилкой выдерживаются за счет установки между роликоподшипниками колеса и лапами вилки распорных втулок.
Механический указатель положения передней ноги шасси (см. рис. 35) служит для дополнительной информации пилота (в дополнение к световому табло шасси на приборной доске) о положении передней ноги шасси. Он состоит из троса 12, заключенного почти на всей своей длине в боуденовскую оболочку, стальной качалки 11 с пружиной 10 и указателя 9.
Боуденовская оболочка закреплена в трех местах на нулевом шпангоуте с помощью специальных кронштейнов. Нижний конец троса через промежуточную вилку крепится к кронштейну, установленному на двух болтах с гайками на правом ухе верхнего стакана амортизационной стойки. Верхний конец троса также через промежуточную вилку соединен с рычагом качалки 11, установленной на нулевом шпангоуте. Другим рычагом качалка шарнирно соединена с указателем 9, представляющим собой шток, выточенный из материала АМг3, покрытый красной эмалью и лаком АК - 11ЗФ - 072.
Качалка 11 с помощью пружины 10 при убранном положении передней ноги «втягивает» указатель внутрь фюзеляжа, оставляя снаружи лишь его головку, выступающую над поверхностью фюзеляжа на 4±1 мм. Трос 12 при этом положении ноги находится в натянутом состоянии.
При выпуске передней ноги шасси пружина 10 сжимается и с помощью троса поворачивает качалку 11; указатель при этом выходит за обводы фюзеляжа примерно на 100 мм, что является дополнительным сигналом о выпуске передней ноги шасси.
Стойки шасси на самолёте не только связывают через колёса (или
лыжи) летательный аппарат с поверхностью земли, но и выполняют
очень важную задачу – гасить удары и колебания при посадке,
взлёте и рулении на земле. Поэтому стойки шасси представляют
собой довольно сложную конструкцию, с подвижными деталями и
упругими элементами. Последними являются гидравлические или
пневмогидравлические амортизаторы и имеют очень заметную деталь
– шток. По требованиям герметичности шток отполирован и блестит,
как… зеркало. Достаточно посмотреть на экскаватор, там масса
гидроцилиндров с блестящими штоками, какой бы грязной и «убитой»
ни была сама машина.
Если на прототипе шток амортизатора не был закрыт гофрированным
чехлом (как, например, на МиГ-3), он очень заметен и, если
аккуратно имитирован, то этим здорово добавляет модели реализма
и зрелищности.
Когда речь идёт о покраске, то существует много хороших
красок-металликов, например, «металлическая» серия фирмы Testors,
краска «серебро» серии Супер фирмы Звезда. А если по вине
производителя деталь, имитирующая шток имеет не «совсем круглую»
форму в сечении? Тогда придется делать доработку. Или переделку,
если лечение «малой кровью» не даёт результата.
Нам понадобятся свёрла (вернее, набор свёрл различных диаметров),
не очень острая игла и очень острый нож, желательно, тисочки и
металлическая трубка подходящего диаметра, например, игла
медицинского шприца. Наборы прекрасных трубок выпускает фирма
Model Point, там диаметры есть на все случаи модельной жизни.
Отделяем стойку от литника.
Ножом удаляем
след стыка половинок пресс-формы и возможный облой.
Сначала либо
разрезаем, либо вовсе удаляем шарнир, т.н. двузвенник.
Если он даётся
отдельной деталью, просто пока его не приклеиваем. Отрезаем шток
не под самый «корень», т.е. не до того места, где начинается
корпус стойки, а оставляем ~0,5 мм бывшего штока с каждой
стороны.
Аккуратно,
чтобы не деформировать, зажимаем стойку в тиски и иглой отмечаем
центр будущего отверстия под шток. Говоря по слесарному,
накерниваем.
Теперь
начинается самый интересный, но и самый ответственный этап –
сверление. Начинаем сверлом, с диаметром вдвое меньшим нужного,
то есть, делаем центровочное отверстие.
Сверлить надо
не торопясь, постоянно контролируя процесс, чтобы сверло не «уходило»
в сторону, не перекашивалось. Пройдя около 2-3 мм, можно
остановиться и начать «бурить» сверлом уже требуемого диаметра,
т.е. равного диаметру штока. При этом без следа удалится тот, не
отрезанный, кусочек бывшего штока.
Просверлив отверстия в обеих частях корпуса
стойки, берём трубку и отрезаем кусочек длиной, чуть большей
длины бывшего штока на 3-5 мм, в зависимости от просверленных
отверстии в корпусе стойки. Набор деталей готов!
Остаётся,
предварительно окрасив детали, собрать всё в единую конструкцию.
Новый шток идеально круглый в сечении,
абсолютно не нуждается в покраске и радует глаз честным,
настоящим металлическим блеском.
ШАССИ САМОЛЕТА
Компоновка шасси
Шасси самолета представляют систему опор, необходимых для маневрирования по аэродрому, разбега и пробега самолета при взлете, посадке и стоянки. Во время взлета и посадки шасси поглощает и рассеивает кинетическую энергию ударов и поступательного движения.
Шасси должно обеспечивать устойчивое движение самолета во время пробега, заданную проходимость по грунту и иметь минимальный вес и габариты.
По количеству и взаимному расположению шасси различают следующие компоновочные схемы.
Трехопорные шасси с хвостовой опорой (рис. 4.1 а) характеризуется посадочным углом φ между осью самолета и касательной к главной и задней опорам; противокапотажным углом γ между вертикалью при взлете и прямой, соединяющей центр тяжести самолета и точку касания главной опоры; углом выноса шасси λ= γ+ φ., колеей шасси В ш, представляющей расстояние между главными опорами.
Рассмотренная схема шасси обладает рядом недостатков – плохая путевая устойчивость, опасность капотирования при резком торможении, наклонный пол кабины при стоянке, возможность взмывания самолета при посадке.
С увеличением посадочных скоростей эти недостатки стали проявляться в большей степени. Поэтому схема шасси с хвостовой опорой, обладающая минимальным весом, применяется на легких самолетах с поршневыми двигателями.
Рис.4.1. Схемы шасси
Основной схемой шасси современных самолетов является трехопорная схема с носовым колесом (рис. 4.1 б).
Она характеризуется следующими параметрами: посадочным углом φ между осью фюзеляжа и касательной к главным опорам и нижней точки хвостовой части фюзеляжа; стояночным углом φ с между осью фюзеляжа и плоскостью земли; противокапотажным углом γ; высотой шасси Η; высотой главных опор e, относительно центра тяжести, колеей шасси B ш и базой шасси в ш, представляющей расстояние между носовой и главными опорами
Рассмотренная схема шасси обеспечивает хорошую путевую устойчивость, ухудшению проходимости по грунту, снижению безопасности при поломке носового колеса, возможности самовозбуждающихся колебаний типа шимми.
Велосипедная схема шасси (рис. 4.1. в) характеризуется наличием двух основных опор, расположенных под фюзеляжем, и подкрыльных опор, предохраняющий самолет от опрокидывания на крыло. Шасси характеризуется теми же параметрами, что и предыдущая схема и отличается лишь большим выносом шасси относительно центра тяжести. Велосипедная схема шасси является вынужденной и применяется для истребителей- бомбардировщиков с высоко - расположенным тонким крылом.
Из-за сравнительно большой нагрузки на носовую опору затруднен отрыв самолета при взлете. Для облегчения взлета применяются механизмы «вздыбливания » передней опоры или «приседания» задней опоры. Это значительно утяжеляет вес шасси и усложняет технику пилотирования.
Многоопорные шасси применяются на тяжелых самолетах, эксплуатирующихся на грунтовых аэродромах. Для повышения проходимости самолета требуется большое количество колес или дополнительные опоры. Дополнительная центральная опора смещается относительно основных для удобства уборки шасси в фюзеляж. Для улучшения маневренности самолета задняя стойка может выполняться управляемой.
Конструктивно- силовые схемы шасси
Нога шасси современных самолетов состоит из опорных элементов (колес, лыж) ; амортизаторов для поглощения кинетической энергии; амортизаторных стоек, механизмов уборки и выпуска шасси; замков, фиксирующих шасси в убранном и выпущенном положении; механизмов поворота и управления шасси.
На самолетах применяются преимущественно три схемы шасси:
· ферменная,
· балочная
· и ферменно-балочная или подкосная.
Ферменная конструкция является наиболее легкой, поскольку основными элементами служат подкосы, работающие на растяжение- сжатие. Ферменные стойки применяются на не убирающимся шасси легких самолетов (например, АН-2) и поэтому распространены сравнительно редко.
Балочная схема (4.2.а) наиболее проста по конструкции и компактна. Стойка закреплена шарнирно по оси О-О \ и фиксируется замком или упором. В узле крепления изгибающий момент достигает наибольшей величины. При большой длине стойки шасси получаются тяжелыми. Для уменьшения нагрузки в узле крепления применяются подкосы, разгружающие амортизаторную стойку в одной или двух плоскостях. Такая схема называется подкосной или ферменно-балочной (4.2.б).
Конструкция шасси состоит из амортизаторной стойки 1, боковых подкосов 2, траверсы с цапфами 3, цилиндра- подъемника 4, складывающегося лобового подноса 5, механизма поворота колес 6. двухзвенника (шлиц-шарнир) 7, колес 8.
Стойка является основным элементом шасси, связывающая опоры шасси с конструкцией шасси с конструкцией самолета. Внутренняя полость стойки используется для устройства амортизатора.
Подкосы шасси служат дополнительными опорами стойки и разгружают ее от изгибающего момента и увеличивают жесткость конструкции.
Траверса представляют верхнюю часть стойки, предназначенные для крепления ноги шасси с конструкцией самолета.
Цилиндр- подъемник служит для уборки и выпуска шасси, а также для фиксации шасси в выпущенном положении.
Механизм поворота колес обеспечивает поворот колес передней ноги шасси для маневрирования самолета по аэродрому и предотвращает возникновение самовозбуждающихся колебаний типа шимми
Двухзвенник - устройство, состоящее из двух звеньев, соединяющих шток амортизаторной стойки с цилиндром и препятствующих повороту штоку в цилиндре.
Колесо состоит из пневматиков, барабана и тормозных устройств.
В зависимости от крепления колес к стойке различают рычажную подвеску колес (4.2.а) и телескопическую (4.2.б).
В стойках с рычажной подвеской колесо крепится к рычагу, поворачивающемуся относительно оси шарнира. Благодаря этому рычажные стойки способны амортизировать горизонтальные составляющие ударных нагрузок.
Недостатком рычажных стоек является большой вес и габариты.
В телескопических стойках колеса крепятся непосредственно на штоке амортизатора.
Такая стойка амортизирует нагрузки, действующие только вдоль ее оси. Для амортизации горизонтальных составляющих стойка устанавливается под некоторым углом к вертикали.
На тяжелых самолетах с целью уменьшения нагрузок на одно колесо применяются стойки с многоколесовыми тележками (рис. 4.3.), имеющие 4-8 колес.
Нога шасси состоит из амортизаторной стойки 1, выполненной как одно целое с траверсой, штока 2 сварной конструкции, в нижней части которого располагается узел крепления тележки 4.
Рама тележки крепится к штоку шарнирно, что уменьшает неравномерность нагружения колес при движении самолета по неровному грунту и разгружает стойку от изгиба. Требуемое положение перед посадкой придается тележке стабилизирующим амортизатором 8. Повороту тележки относительно оси стойки препятствует шлиц-шарнир 7. Для удобства уборки шасси стойка наклонена вперед по полету. Уборка и выпуск шасси осуществляется гидравлическим цилиндром подкосом 9, который в выпущенном положении выполняет роль подкоса.
Тележка (рис. 4.4.) служит для крепления колес. Она состоит из продольной балки 8; двух осей 2 для крепления 4 колес; двух передних 15 и двух задних тормозных тяг и тормозных рычагов 4,12, служащих для торможения колес; узла подвески тележки 9.
Шасси с многоколесными тележками довольно сложны по конструкции, имеют большой вес и ухудшают маневренность самолета при движении по грунту.