Для понимания сути вопроса прочитайте статью сначала (I часть).
В данной части статьи рассматриваются принципиальные схемы конструкции основных опор шасси (ООШ) магистральных самолётов и принципы безопасного разрушения (ООШ), применительно к вопросам общего проектирования магистральных самолётов с двигателями под крылом. Статья, в основном, будет полезна для конструкторов-каркасников и конструкторов-шассистов, а также вполне осваиваемая широким кругом читателей c нормальным техническим образованием и даст им понимание базовых принципов работы конструкции (все тонкости в статье я не привожу, поскольку это всего лишь научно-популярный материал, а не инженерный анализ конструкции или «Руководство для конструкторов»).
Читатели далёкие от техники сразу могут перейти в раздел выводы и узнать "ответы" к техническим задачкам.
Содержание этой части статьи:
(5) Конструкция
(5.1) Безопасное разрушение шасси
(5.2) Самые широко распространённые схемы шасси «магистральников».
(5.2.1) B737
(5.2.2) B757
(5.2.3) B767
(5.2.4) B777
(5.2.5) RRJ95B/LR
(5.2.6) Bombardier C-Series и CRJ-700-900-1000
(5.2.7) Airbus 320-330-340
(5.2.8) Ту-204
(5.2.9) МС-21
(5.2.10) Выводы
(5) Конструкция
(5.1) Безопасное разрушение шасси
Разработчики ВС озаботились этой проблемой давно, пожалуй, с того момента, как появились крыльевые топливные баки у низкопланов/среднепланов. «Советы бывалых», как и советы гаражного сообщества, людей «с лицом, внушающим доверие» и прочих «советчиков», которые где-то что-то слышали, но сами «дуб-дубом», говорят о том, что нужно выполнять аварийную посадку на сушу с убранными шасси. Но, как вы прочитали ранее, в разделе «Аварийная посадка на сушу. Условия» части I, лучше так не делать на магистральном самолёте, по крайней мере, если шасси можно выпустить. Тем самым, можно повысить выживаемость при вертикальном ударе на магистральном ВС, естественно, если есть возможность выпустить шасси. И чем меньше размерность ВС, тем выпущенное шасси сильнее влияет на выживаемость. Всё это, напоминаю, в полной мере относится к гражданским ВС транспортной категории, сертифицированных по АП-25/CS-25/FAR Part 25.
(5.2) Самые широко распространённые схемы шасси «магистральников».
Данные о безопасных конструкциях ВС я анализировал только те, которые мне требовались для решения поставленной задачи – анализа безопасности схемы шасси для самолёта с двигателями под крылом. Рассматриваемые ниже схемы имеют очень неплохую статистику по происшествиям примерно с 1970-х годов. Например, есть такой документ - SAE AIR 4566 «Crashworthy Landing Gear Design», в котором представлены наиболее «популярные» принципиальные схемы шасси B737, B 747, B 757, B 767, A320, A330 и не только с примерной последовательностью их разрушения при аварийной посадке. Если рассматривать другие самолёты, то на многих машинах применены аналогичные указанным выше схемы.
Проще говоря, сейчас в мире применяется несколько похожих друг на друга схем (но не одинаковых!) на низкопланах с двигателями под крылом:
- «одноподкосная» с «косым клыком» и без шарнирных соединений неподвижной части стойки А320≈А330;
- «одноподкосная» с «прямым клыком» и шассийной балкой Ту-204;
- «одноподкосная» с «прямым клыком» МС21;
- «одноподкосная» с шассийной балкой и «клыком», без шарнирных соединений неподвижной части стойки C-Series;
- «одноподкосная» с шассийной балкой B737 ≈B747 боковые стойки;
- «двухподкосная с косой серьгой» и шассийной балкой B757 (вероятно, это был переходный вариант от B737 к двухподкосной B767);
- «двухподкосная» с шассийной балкой B767≈B777≈B787≈A350≈RRJ95;
Одно-(двух-)подкосные – это широко употребляемые в конструкторском сообществе жаргонные названия схем с указанием количества складных подкосов.
В целом знак «≈» показывает, что на первый взгляд схемы схожи, но не совсем. Дьявол кроется в деталях. Да и SAE AIR 4566 – это всего лишь альбом схем, а не гарантия соответствия схемы требованиям CS 25.721, как показал опыт происшествий, что стоит усвоить некоторым сотрудникам наших «именитых КБ», им наконец-то нужно включить мозг и начать думать – считать, анализировать, проводить испытания для доказательства соответствия Нормам.
Что касается весовой отдачи схем, то самой тяжёлой, по моей оценке, и конструктивно более простой можно считать «одноподкосную с клыком» (клык, при своей относительно небольшой строительной высоте, вынужден воспринимать изгибом весьма немалые нагрузки от внешних продольных и боковых сил, воздействующих на ось пневматика). На втором месте - «одноподкосная» с шассийной балкой и самая лёгкая - «двухподкосная» с шассийной балкой (там, в отличие от «клыка», для восприятия тех же продольных нагрузок на оси пневматика, в дополнение к траверсе, включаются в работу складные подкосы на растяжение-сжатие).
Помимо повышения весовой отдачи, при проектировании схемы навески шасси на кессон решаются ещё две проблемы: первая – развязывание конструкции навески шасси для надлежащего восприятия полётных нагрузок крылом и вторая – обеспечение работы слабых звеньев с учётом заданного ресурса.
Стойки шасси обязаны выдерживать полётные нагрузки в рамках CS 25.473 без разрушения, а при превышении максимальных эксплуатационных нагрузок (Limit Load) безопасно разрушаться (CS 25.721), не создавая опасных утечек топлива из бака, куда как раз закреплены стойки ООШ.
Рассматриваются следующие нагрузки, от превышения которых происходит разрушение конструкции:
- продольная,
- боковая,
- продольная + боковая,
- вертикальная + продольная.
Естественно, при рассмотрении превышающих продольной и/или боковой нагрузок, если не указана вертикальная, то всё равно действует вертикальная нагрузка от веса самолёта.
Подход к организации безопасного разрушения мест крепления стойки ООШ к топливному баку везде один и тот же:
(1) - организация путей перемещения элементов конструкции для безопасного отделения частей конструкции, чтобы они не привели к разгерметизации топливного бака, в т.ч. специальные направляющие, организованные на кронштейнах;
(4) - анализ и проработка всех адекватных условиям эксплуатации расчётных случаев согласно CS25.473 и CS25.721 и последующий расчёт прочности, жёсткости конструкции в обоснование безопасности;
(5) - организация слабых звеньев в конструкции согласно результатам предварительного анализа прочности и жёсткости;
(6) - организация систем в нише шасси для исключения возможности вывода из строя перекрывных топливных кранов и систем, отвечающих за останов двигателя;
(7)- организация конструкции крепления шасси к пилону с учётом заданного ресурса планера самолёта и слабых звеньев, межосмотровых и межремонтных ресурсов.
Далее выполняется итерационный процесс проектирования по всем вышеуказанным пунктам, пока не получится надлежащий результат, учитывающий требования всех семи пунктов.
Итак, ознакомимся в общих чертах с основными схемами, с их достоинствами и недостатками.
(5.2.1) B737
Начнём с самой старой и проверенной схемы – «одноподкосной» с шассийной балкой.
Обратите внимание, как организовано «сложение» «нескладной» части стойки - (оси зелёного цвета). А именно, как соединены на шарнирах продольный подкос, стойка и продольная горизонтальная балка («перекладина» сверху). Это, помимо других специальных элементов конструкции, обеспечивает безопасное разрушение конструкции как от превышения продольных нагрузок на оси пневматика, так и при вертикальной превышающей нагрузке. Учитывая гораздо меньшую жёсткость шассийной балки (показана ниже по тексту), чем заднего лонжерона в части вертикальных перемещений, замкнутый треугольник (зелёный штрих-пунктир), зажатый более жёстко в точке крепления к заднему лонжерону, начинает нагружаться, приводя к разрушению слабых звеньев на переднем подкосе. Напомню – это только часть от всей «системы безопасности».
Стоит отметить, как упростилась в том числе точка навески стойки в зоне крепления ГЦ уборки-выпуска относительно конструкции В737. Видно, как Боинг умнеет с возрастом по мере получения опыта инцидентов. Рассмотренный на В737 «треугольник» пока остался неизменным.
Показанные на рисунке цветом элементы конструкции или имеют слабые звенья в точках крепления к кессону, или сами выполнены с целью обеспечения безопасного рассоединения. Зелёной стрелкой показано движение стойки ООШ вверх при разрушении слабых звеньев «H-блока».
Вот что происходит в результате. Стойка пробивает ПКМ панель, которая несёт только аэродинамическую нагрузку (2000…4500 кг/м кв.). Панель шассийного отсека развязана от кессона крыла (закреплена на отдельных кронштейнах с серьгами).
На всех схемах B737, B757, далее B767, RRJ95 и аналогичных схемах присутствует кронштейн навески шассийной балки (MLG beam) на кессон крыла. Но существуют различия, которые существенно влияют на безопасность разрушения конструкции. Шассийная балка крепится к этому массивному кронштейну посредством слабых звеньев, которые установлены почти на всех типах ВС (на каких же ВС этих звеньев нет и что «будет» за их отсутствие, будет указано далее…)
«Н-block» (см. схему с шассийной балкой выше – красный круг) также будет меняться от схем B737, B757 к В767 и далее, несколько меняя свою функциональность.
Вот как работает (безопасно разрушается) схема «нескладной» подвижной части (оси зелёного цвета на рисунках выше) стоек В737 и В757:
Обратите внимание на тяги-«стабилизаторы», удерживающие шассийную балку в заданном положении в рабочем положении (красные штрихпунктирные линии на рисунке выше). Они, естественно, должны быть оснащены слабыми звеньями и крепиться обязательно в зоне верхней/нижней панелей кессона или, в крайнем случае, приходить на стенки нервюр, чтобы стенку заднего лонжерона не вырвало вместе с этой тягой.
Ну и наконец-то мы переходим к схеме B767. Эта схема получилась путём эволюции, а не революции, как Вы могли прочитать выше. Эта схема стала основой для многих самолётов (В777, В787, А350 и частично RRJ95).
(5.2.3) B767
Стоит отметить, насколько внимательно Боинг отнёсся к креплению ГЦ уборки выпуска (проушина ГЦ указана красной стрелкой на рисунке выше) к кессону крыла, закрепив его к весьма массивному кронштейну навески шассийной балки (показан зелёным кружком на предыдущем рисунке с шассийной балкой). Запомните это место в конструкции. Мы к нему ещё вернёмся при рассмотрении конструкции RRJ95.
Ещё запомните место, выделенное жёлтым цветом на предыдущем рисунке – слабое звено навески шассийной балки. Здесь звено выполнено правильно – оно работает раздельно на вертикальные и боковые нагрузки. Лучше человечеством пока придумано не было.
(5.2.4) B777
В 2008 г. появились первые результаты «натурных испытаний» схемы, впервые реализованной на B767, а именно инцидент с B777-236EXR в Хитроу. Кто желает ознакомиться с ним поглубже, может найти отчёт в интернете. Я же приведу из него только применимую к статье информацию и выводы для понимания работы конструкции:
- конструкция ООШ в данном случае работала, так же как и в Шереметьевском инциденте с SSJ-100 RA-89098 - в нерасчётных условиях, поскольку согласно FAA АС 25-30 или AMC CS25.963 (тоже самое) рассматривается аварийная посадка только на ИВПП, что подразумевает собой покрытие, используемое для взлёта и посадки рассматриваемого ВС, а не КБП (фактически упрочнённый гравием грунт) или просто «чисто поле».
- как следствие условий такой аварийной посадки во время вертикального удара, слабые звенья не срезало вовремя и пошла нагружаться конструкция планера. Далее произошла утечка топлива из кессона по левому борту в месте крепления переднего подкоса ООШ в несколько тонн и по случайности ввиду температуры керосина в баке -20°С пожара не случилось.
А вот и интересующие нас, относящиеся к теме, результаты «натурных испытаний» схемы навески ООШ.
На фото видно, что «чуть-чуть» не разгерметизировался топливный бак из-за отодранной обшивки кессона крыла. Но «чуть-чуть» не считается, поскольку формально утечки оттуда не было. Но, тем не менее, в «Design Principles» (которые я видел совсем давно) на В787, как и на А350, уже учли этот момент, организовав более правильные пути движения отделившейся конструкции.
Стоит обратить внимание, что на RRJ95 «трёхточечное» слабое звено, выделенное красным кругом, не организовано и, с большой долей вероятности, будет оторван кронштейн на кессоне (показан жёлтым кругом), к которому крепится шассийная балка с образованием опасной утечки топлива. Схема у RRJ95 похожая на В767/B777, но есть «нюанс». Просто на SSJ-100 RA89098 «чуть-чуть» условия не те были и «немного» отличаются жесткостные характеристики конструкции, чтобы получить аналогичную В777 картину разрушения.
Примечание - Как Вы уже поняли, моделирование условий при расчётном анализе должно быть правильным и соответствовать реальным условиям. А ещё соответствовать технологическим отклонениям в виде «не тех» посадок по крепежу, монтажных напряжений в конструкции (подгибание фюзеляжа ломиком, чтобы состыковать отсеки – да, такое было!) и тянущий «ручку» до пупа пилот при нестабилизированном заходе или «козле» придаст конструкции «некоторые» деформации и создаст потоки усилий в конструкции, догрузив её сверх расчётного в момент посадочного удара. В каком порядке будут разрушаться при таких условиях слабые звенья, одному Богу известно. Не стоит забывать про расчётчиков, которые «далеки от мысли» и от прочности и работают с расчётными программами по принципу «туда палку, оттуда – баран», не понимая, что они считают, которые не могут себя даже проверить через «Пе на Фэ». Вот из этих факторов и складывается несоответствие расчётов натурным испытаниям. Боинг, в отличие от наших «демонов», показал, что у них всё «считано» правильно, собрано правильно и работает, как «считано». Просто условия удара вышли за пределы требований Норм. А вот наш отчёт по инциденту в Шереметьево Вы никогда не увидите с такими же картинками расчётов КЭМ, как по Хитроу. Зачем анализировать, думать и улучшать конструкцию, пусть даже не эту, а с прицелом на следующий проект? Например, SSJ-NEW, для которого в своё время планировали новое крыло с переделкой центроплана, было бы полезно учесть все выявленные проблемные места. Но наши работают «как положено»!
Теперь посмотрим на пресловутый ГЦ уборки-выпуска.
Если ГЦ не отделился от массивного кронштейна навески шассийной балки после разрушения всего остального – уже не страшно, поскольку цилиндр после выключения из силовой схемы сколь-нибудь значимые общие нагрузки на кессон уже не создаёт, а все «потроха», висящие на цилиндре, просто волочатся следом. Рассматриваются только местные нагрузки на конструкцию, куда закреплён ГЦ.
Примечание - Для целей проектирования рассматриваемой зоны конструкции нужно усвоить, что конструкция, к которой крепится стойка ООШ, обязана быть жёсткой в вертикальном направлении в зоне топливного бака настолько, насколько это возможно в месте приложения вертикальной силы от стойки ООШ. А именно - конструкция должна иметь максимальные строительные высоты и момент инерции (задний лонжерон по жёсткости в вертикальном направлении будет превосходить все силовые элементы в рассматриваемой зоне конструкции).
Таким образом, будет обеспечиваться приемлемая работа (срез) слабых звеньев по топливному баку ещё до момента нагружения остальной конструкции планера, приводящей к разрушению топливного бака. Эта мера позволит обеспечить правильную работу слабых звеньев в более широком спектре условий аварийной посадки и стабильные результаты в заданных Нормами условиях.
С разрушением подкоса стойки ООШ – отдельная тема:
Разрушение конструкции, в показанном на предыдущем фото месте с дырой в баке, произошло по причине несвоевременного разрушения других слабых звеньев (более мягкий удар относительно расчётного случая).
На B777-200LR конструкция подкоса была изменена, и проблема была устранена, в отличие от конструкции крепления ГЦ уборки-выпуска на RRJ95B/LR.
Ну а теперь, когда было показано, как надо делать безопасные конструкции, переходим к несколько менее безопасным боингоподобным схемам ООШ - RRJ95B/LR.
(5.2.5) RRJ95B/LR
В целом схема RRJ95B/LR похожа на В767, но есть нюансы:
- отсутствуют слабые звенья на креплении шассийной балки к кронштейну, стыкующему шассийную балку с кессоном крыла (жёлтый круг на рисунке ниже).
- кронштейн ГЦ уборки-выпуска закреплён не на массивный кронштейн навески шассийной балки, а прямо на стенку лонжерона. У данного кронштейна проушина – вилка, потому он, помимо работы в плоскости проушины, может передать некоторые нагрузки на выламывание кронштейна (момент) из стенки лонжерона при «дергании» за ГЦ вверх/вниз.
Обратите внимание на ГЦ уборки выпуска, а если точнее, его заделку на кессон крыла.
Если обратить внимание на конструкцию В767, то цилиндр крепится к очень и очень массивному кронштейну навески шассийной балки, как собственно говоря, и на В737, В757 Боингу не пришло в голову крепить ГЦ уборки-выпуска напрямую без слабого звена. На Боинге в отличие от RRJ95, выполнено безопасно разрушаемое соединение.
Результат все видели:
На самом деле не всё так просто,
как могло показаться, и описано выше в схематичном виде.
Учитывая то, что самолёт:
- выполнил 3 удара подряд с превышением эксплуатационной перегрузки, определяемой вертикальной скоростью удара более 3,05 м/с, а не один раз (самолёт не рассчитан на «козла» и сопутствующие этому событию многочисленные удары большой силы),
- «посадочный» удар выполнялся в положении с опущенным носом при «козле», а не на характерных обычной посадке углах тангажа (направление приложение вертикальной нагрузки и движение отсоединённой разрушением конструкции несколько отличалось по направлению от расчётного),
можно говорить о том, что самолёт подвергался нагрузкам в нерасчётном случае за пределами требований Норм лётной годности, и Разработчик ВС имеет право послать всех с претензиями в пешее эротическое путешествие и констатировать, что такого «козла» Нормы не учитывают.
Но, тем не менее, если вспомнить FAA АС 25-30, CS25.963 в части принятия всех разумных мер (Нормы не требуют чего-то сверхъестественного, а просто требуют использовать общемировой опыт отработанных и испытанных безопасных технических решений) для предотвращения опасного разрушения топливного бака, то разумной мерой со стороны Разработчика RRJ95 так крепить ГЦ уборки выпуска точно не назовёшь. А разумное решение принять было несложно, поскольку, разрабатывая RRJ95, смотрели «в книгу» SAE AIR 4566, картинки из которой я приводил выше, но видели, как оказалось, – «фигу»!
Почти сразу после появления внятной информации после катастрофы, «идеологу» этой схемы навески/ответственному за анализ безопасного разрушения, я предлагал плюнуть на вес и поставить в этой зоне с внутренней стороны лонжерона массивную «перекидку» между нервюрами в зоне кронштейна ГЦ и переделать проушины кронштейна/цилиндра. Аргумент для изменения этой зоны конструкции более чем весомый. Ну, хотя бы, сработали бы по прецеденту. «Идеолог» ткнул меня в SAE AIR 4566, что: «вот у нас всё как у Боинга!». Вот тут-то «фига» и всплыла! Но, вопрос этот замяли и забыли. А мне совсем не хотелось уподобляться «Туполялям» с их отношением к эксплуатантам: «летать не умеете» или тем же Макдоннел Дугласу / Локхиду с их «гениальными» убийственными техническими решениями!
Самое примечательное было ровно за две недели до катастрофы SSJ-100 RA89098, когда на одном из совещаний по теме CR929 (китайско-российский широкофюзеляжник) тот же самый «идеолог» предлагал использовать в неизменённом виде схемы навески пилона и стоек шасси с RRJ95 на CR929, на что я ему сказал, что в чистом виде эти схемы использовать без доработки нельзя, и пока банально везло с температурой и влажностью наружного воздуха (Инцидент в Якутии с разрушением стоек RA89011 и ещё один тоже был инцидент в бэкграунде RRJ95), что исключило пожар. Получается, я «накаркал» очевидные вещи. Хотя очевидными они, как выяснилось, были не для всех…
(5.2.6) Bombardier C-Series и CRJ-700/900/1000
Данная схема навески ООШ представляет собой нечто среднее между схемами Boeing и Airbus. Схема схожа с Airbus в части «нескладной» части стойки ООШ без разрушаемых шарниров, а со схемой Boeing – в части шассийной балки, только относительно B737 более укороченной. Хотя некоторые технические решения схожи с прошлой машиной фирмы Bombardier - CRJ-700/900/1000.
По данному типу самолёта информации по инцидентам с шасси у меня, к сожалению, нет. Судя по схеме, ГЦ уборки-выпуска расположен внутри кронштейна шассийной балки, что исключает проблемы с его отрывом от стенки лонжерона, характерные для некоторых других типов ВС – RRJ95B/LR и Airbus320-330-340.
На рисунках ниже показана схема навески ООШ Bombardier - CRJ-700-900-1000. Данная схема схожа со схемой Airbus 320-330-340 в части самой стойки отсутствием разрушаемых шарниров. ГЦ уборки-выпуска проходит через «Клык» и имеется дополнительный лонжерон (AUX Spar) как на Airbus 320-330-340.
Поскольку схема наиболее близка к схеме Airbus 320-330-340, то все преимущества и недостатки при её разрушении ожидаются аналогичными Airbus (см. раздел ниже), за исключением отсоединения ГЦ уборки-выпуска.
По данному типу самолёта информации по инцидентам с шасси у меня, к сожалению, нет.
(5.2.7) Airbus 320-330-340
Данная схема при разрушении задней проушины навески стойки в теории обеспечивает рассоединение передней проушины стойки и отделение стойки от самолёта.
Недостатком данной схемы с клыком, да и любых известных схем с клыком, является более сильное нагружение кессона крыла без тарированных слабых звеньев при вертикальном ударе и не только. А значит, требуется значительное усиление кессона крыла в хвостовой части – и зоны клыка, включая зону лонжерона, куда крепится кронштейн переднего подкоса. В результате получаем увеличение веса. Отсутствие тарированных слабых звеньев на «клыке» делает весьма опасной конструкцию при разрушении бокового подкоса от боковой нагрузки, когда стойка отклоняется в сторону законцовки крыла. Для исключения этой проблемы, на проушинах обязаны быть предусмотрены упоры по углу отклонения стойки ООШ для возможности разрушения проушин на «клыке» или самой стойке.
Кронштейн ГЦ уборки-выпуска на А320 чуть менее опасно устроен, чем на RRJ95B/LR, но при приложении силы из плоскости лонжерона может повести себя аналогично ситуации в Шереметьево.
Пути перемещения стойки после её отделения от креплений. Выход стойки вверх при разрушении навески выполняется через панель шассийного отсека, расположенную над стойкой.
Был и другой случай, когда турецкий янычар второпях при проблемах с двигателем приложил о ВПП свой борт, а потом всё-таки сел нормально уже с горящим двигателем. Конструкция пилона и мотогондолы выдержала, хотя это уже было за гранью отведённого времени огнестойкости. Опять повезло…
С большими «собратьями» - А330 и А340 ситуация не лучше.
Схему А320/330/340, в отличие от схем B737/757/767 и моложе, однозначно нельзя назвать достаточно безопасной. Но в Нормах лётной годности на 1983-1988гг (на дату подачи заявки на сертификат типа) для А320 таких «тонкостей» особо не учитывали.
(5.2.8) Ту-204
Данную схему безопасной назвать также сложно, как и схему А320, поскольку в точке крепления к лонжерону не предусмотрен, аналогично Boeing, «H-блок» со слабыми звеньями (или иное приспособление), который «организует» правильный выход стойки вверх без нагружения заднего лонжерона (fuse pins на «H-блоке» срезаются до загрузки заднего лонжерона до разрушающих деформаций).
По информации от читателя Василия Повидлова дополняю этот раздел.
Согласно отчёту МАКа по борту RA-64021 при вертикальном ударе был разрушен задний лонжерон на левой консоли крыла и три нервюры! И опять людям на борту повезло с условиями: температура +7,6С, влажность 100%, дымка, видимость 2800м, слабый ливневый дождь.
Конструкция шасси не разрушилась при вертикальном ударе, а передала всю нагрузку на кессон крыла. Очень понравилась фраза в отчёте: "Срезаны индикаторы грубой посадки на обеих ООШ.".
Вот наказать пилота за грубую посадку - это святое, а обеспечить герметичность топливного бака - зачем? На основании отчёта можно утверждать, что если "Туполяля" и задумывали где-то какие-то слабые звенья, то они не работают от слова совсем. И это при перегрузке всего 3.0 ед. Выживаемость людей на борту правильно спроектированного магистрального самолёта обеспечивается при перегрузке во время аварийной посадки 6.0 ед., хотя на примере Ту-204 можно сделать выводы, что многие требования по безопасности на Ту-204 не соблюдены даже в сравнении с ровесниками этого самолёта.
(5.2.9) МС-21
Ну а теперь переходим к самому «вкусному» - самолёту «на острие прогресса» - МС-21. Эта машина вобрала в себя, можно сказать, все «косяки», которые только можно себе представить. Когда я только начал работы по проекту МС 21, то даже не думал, что там настолько «критинически» мыслящие «идеологи» по авариной посадке и приводнению. Общение с этими «специалистами» в процессе работы произвело на меня неизгладимое впечатление. Ну а теперь разберём все вопросы безопасного разрушения навески ООШ предметно.
Вот стойка МС-21, если интернет нам не врёт.
По рисунку выше не сложно понять, что при вертикальном ударе стойка оторвёт верхнюю обшивку от кессона с соответствующими последствиями в части топливного пожара.
При горизонтальном ударе для того, чтобы не нагружать кессон, понадобится срубить обе проушины (!!!) на «клыке» силой, действующей в продольном направлении или срубить ответные проушины на стойке ООШ. А пока их не срубит, конструкция кессона будет нагружаться изгибом от стойки ООШ. То есть от перерезывающей продольной силы рассоединения стойки разрушения не произойдёт, ввиду особенности конструкции и придётся дожидаться нарастания изгиба клыка, что приведёт к разрушению кессона, учитывая печальный опыт А320 и использование многоточечного слабого звена на передней проушине (3 светлых точки на рисунке выше), которое ввиду своей "многоточечности" работает как Бог на душу положит.
Учитывая печальный опыт реальной работы конструкций А320 и А340 (на момент разработки МС-21 вся эта информация уже была давно известна), на надлежащую выживаемость людей на борту МС-21, хотя бы на уровне B737 образца 1970-х, надеяться не приходится.
Что касается слабого звена, на фото видны 3 точки крепежа (светлые) возле красной стрелки, то работа многоточечных слабых звеньев мягко оставляет желать лучшего в части стабильности значений разрушающей нагрузки с соответствующими последствиями для конструкции. А именно - или ответная конструкция обязана иметь переразмеренные сечения и моменты инерции и соответствующий лишний вес, или она просто будет разрушена. Ни Boeing, ни Airbus, ни Bombardier, да и никто другой так не делают (они же не идиоты). Единственное, что – ГЦ уборки-выпуска установлен правильно, аналогично схемам Бомбардье.
Подводя итог, можно сказать, что проектируя МС-21, «специалисты», не особо понимая, просто списали «контрольную» у разных учеников из разных мест. В результате оценкой является - отсутствие сертификата типа от EASA. Проблемы были известны ещё задолго до санкций, но никто не пытался их устранить. Более того, когда ОКБ Сухого спроектировало кессон крыла на МС-21 и передало документацию на Иркут, никто ничего не анализировал, просто были оформлены патенты сотрудникаими Иркута, чтобы получать положенные доходы от патентов. Об этом написано здесь.
Если читатель думает, что это единственная нерешаемая проблема с МС-21, но, к сожалению, таких проблем у машины очень много, при том для специалиста, а не "Ведущего к начальнику" по каждому детскому вопросу конструктора эти проблемы очевидны как белый день и фатальны для безопасности ВС. Они были чуть ли не в каждом месте, которые я анализировал.
(5.2.10) Выводы
Подводя итоги рассмотренных схем конструкции, можно с уверенностью сказать, что на данный момент схема навески, реализованная на B777-200LR и более младших ВС, таких, как, например, B787, является наиболее безопасной из созданных. Схема имеет наименьшее количество непрогнозируемо работающих конструктивных решений. При этом в схеме имеется достаточно большое количество так называемых слабых звеньев, которые не только обеспечивают безопасность в широком спектре условий аварийной посадки, но и увеличивают стоимость данной конструкции как на этапе испытаний, так и на этапах серийного производства и эксплуатации ВС. Объясняется это тем, что при производстве требуется, помимо обычного испытания образцов-свидетелей срезных элементов (fuse pins) или серёг (fuse brace), работающих на разрыв, производить выборку по более узкому диапазону характеристик материала. А большое количество того, что не прошло, конечно же, идёт в брак. В эксплуатации, а если точнее, при выполнении ТО ВС требуется выполнять регулярный контроль и частичную замену вышеуказанных слабых звеньев, что тоже увеличивает конечную цену лётного часа.
Остальные схемы, такие, как В737, В757, B767, тоже достаточно безопасны для большинства расчётных случаев и также не являются самыми дешёвыми для летного часа, если ориентироваться на количество слабых звеньев. Они могут быть доработаны для повышения безопасности в части установки ограничителей угла поворота шарниров на подкосах, обеспечивающих своевременное разрушение шарниров, тем самым дойдя до уровня безопасности схемы B777.
Схема Bombardier S-Series также более или менее жизнеспособна, но точно менее безопасна, чем схемы Boeing из-за отсутствия слабого звена на шассийной балке по стыку с "клыком". Но не стоит забывать о том, что компоновка отдельных зон конструкции разных самолётов разная, потому взять и втупую применить какую-либо схему не получится (для этого нужна достаточная квалификация у конструктора). Схемы CRJ 700-900-1000 и Bombardier S-Series по сути не очень сильно превосходит по безопасности Airbus 320-330-340.
Продолжение применения не особо безопасных схем Airbus 320-330-340 объясняется банальной финансовой составляющей. Поскольку пока не было катастроф и серьёзных инцидентов у Airbus 320-330-340, относящихся к стойкам ООШ с участием людей, представляющих «золотой миллиард» (всякие папуасии золотой миллиард не интересуют), директив лётной годности (ДЛГ) им авиационные власти не выкатывали. А потому ничего менять они не будут. Вот на А350 они поменяли и схему стоек ООШ на близкую к B777, и конструкцию пилона тоже изменили. Поскольку на Airbus 320-330-340 никаких существенных изменений конструкции по стойкам не вносится, то и сертифицировать по новым требованиям их не нужно. Летает оно себе и летает.
Схема RRJ95B/LR по сути тот же B767, только с изъянами, которые можно и нужно исправлять. Но, поскольку ДЛГ по катастрофе в Шереметьево в нашей папуасии авиационные власти не выкатывали, то и менять «Региональные самолёты» ничего не будут в конструкции.
Схема МС-21, к сожалению, нежизнеспособна в имеющемся виде с очевидными даже школьнику, обученному геометрии (начинающему авиамоделисту), проблемами – стойка как минимум должна беспрепятственно выходить из ниши шасси вверх через вырез соответствующей формы в силовой конструкции при превышении расчётных нагрузок, пробивая безопасно разрушаемую панель.
Для доработок схемы этой схемы шасси (организации выреза надлежащей формы) потребуется менять конструкцию кессона крыла и заново испытывать крыло на статику и ресурс. Иркут мог вполне это сделать при замене материала (переход на российский углепластик и крепёж), но он этого не сделал, поскольку думать Иркуту, вероятно, нечем и государство при первом же запросе что бы не случилось откроет крантик из карманов налогоплательщиков, чтобы «долить» нужную для распила сумму. Государство "почему-то" не может спросить ответственных сотрудников Иркута за ненадлежащий результат проектных работ...
В следующей части III данной статьи читателя ждёт не менее увлекательное знакомство с конструкциями пилона нескольких магистральных самолётов, включая МС-21.
При цитировании статьи ссылка обязательна.
#пожар после посадки
#аварийная посадка
#разрушение шасси
#топливный пожар
#пожар двигателя
#пожар топливного бака
#разрушение пилона двигателя
#кессон крыла
#катастрофа SSJ-100
#SSJ-100
#МС-21
#МАИ кафедра 101
#конструкция планера самолёта