Это не пособие для конструктора.
Шасси самолёта — это система, состоящая из опор, которые позволяют летательному аппарату осуществлять стоянку, перемещение по аэродрому или воде. С помощью данной системы осуществляется посадка и взлет самолетов. Система шасси состоит из стоек, на которые установлены колеса, поплавки или лыжи.
Шасси любого летательного аппарата обязано отвечать специальным требованиям:
-Управляемость и устойчивость при перемещении по земле;
-Должно позволять летательному средству осуществлять развороты на
180 градусов по рулёжке;
-Исключать возможность опрокидывания самолета или касания другими частями аппарата, кроме шасси, при посадке;
-Низкие показатели сопротивления при разбеге и высокая эффективность торможения при пробеге;
-Относительно быстрая уборка и выпуск системы шасси;
-Наличие аварийной системы выпуска;
-Наличие системы сигнализации о положении шасси;
Конструкция шасси
Основные элементы:
· Амортизационные стойки — обеспечивают плавность хода при движении по аэродрому, на разбеге и пробеге, а также гасят удары при приземлении. Часто используются многокамерные азото-масляные амортизаторы, где функцию пружинного элемента выполняет закачанный под давлением технический азот.
·
· Колёса (пневматики) — состоят из шины, корпуса и тормозного устройства. На современных самолётах пневматики обычно бескамерные, накачиваются воздухом или техническим азотом.
· Стойки — основные силовые элементы, которые крепятся к крылу или фюзеляжу. Могут быть поворотными (например, носовая стойка для маневрирования на земле).
· Механизмы уборки и выпуска стоек — цилиндры, которые управляют положением шасси.
· Замки выпущенного и убранного положений — обеспечивают фиксацию стоек.
· Рулёжное устройство — предназначено для поворота носовой опоры.
· Тормозные устройства — уменьшают длину пробега.
Типы конструкций шасси в зависимости от числа опор и расположения:
· Трёхопорное — включает две основные опоры и переднюю (носовую) или хвостовую опору.
· Велосипедное — основные опоры расположены вдоль фюзеляжа, есть две подкрыльные вспомогательные опоры.
· Многоопорное — имеет более трёх опор.
На больших самолётах (например, Boeing 747, Airbus A340) может быть несколько основных стоек, а также вспомогательные опоры для распределения значительного веса.
Проблемы с шасси
Некоторые распространённые неисправности и их причины:
· Невыпуск или неуборка шасси — может быть связана с гидравлическими проблемами (недостаточное давление в системе управления), механическими повреждениями стоек, колёс или других компонентов.
· Отказ тормозной системы — повреждение или неисправность тормозов, что является критической неполадкой.
· Износ и трещины конструктивных элементов — силовые элементы шасси (колёса, стойки, подкосы) испытывают большие динамические нагрузки, что может приводить к появлению трещин и разрушению деталей.
· Заедание шасси — может быть вызвано механическими повреждениями, неправильным обслуживанием (недостаточная или неправильная смазка), системными сбоями (проблемы с гидравликой или электроникой), экстремальными погодными условиями.
· Люфты в узлах шасси — могут возникать из-за ослабления затяжки болтов, неправильной регулировки зазоров, износа шарнирных соединений.
· Проблемы с гидравлической системой — утечки, потеря давления, поломка клапанов.
· Коррозия металлических частей — солёная или влажная среда может ускорить её развитие.
Техническое обслуживание
Для поддержания работоспособности и исправности шасси необходимо регулярное техническое обслуживание. Оно включает:
· осмотр и визуальный контроль состояния элементов шасси;
· смазку шарнирных и подвижных узлов и соединений;
· зарядку воздухом камер колёс и жидкостью в цилиндрах амортизационных стоек;
· проверку зазоров и люфтов в узлах шасси.
Также важно контролировать давление в пневматиках колёс, состояние воздушных трубопроводов, крепление стоек и другие параметры.
Колесное шасси.
С развитием авиации стало самым распространенным.
· С хвостовым колесом (двухстоечное шасси). Главные опоры или опора расположены впереди центра тяжести самолёта, а вспомогательная (хвостовая) — позади (Douglas DC-3, Ан-2). В качестве хвостовой опоры ранее часто применяли «костыль» — конструкцию без колеса, работающую на скольжение по грунту (аэродромы были грунтовые). Позже в конструкцию костыля ввели маленькое цельнометаллическое колёсико (для эксплуатации с аэродромов с твёрдым покрытием), затем стали использоваться хвостовые опоры с небольшим пневматическим колесом — т. н. «дутиком».
· С передним колесом (трёхстоечное шасси). Переднее (носовое) колесо расположено впереди центра тяжести, а главные опоры позади центра тяжести. На стойку в носовой части фюзеляжа обычно приходится 10—15 % массы. Получили распространение в период Второй мировой войны и в послевоенные годы. (см., например, Boeing 747, Ту-154). Иногда на некоторых ЛА (Ил-62, Ту-114) дополняется выдвижной дополнительной стойкой в хвосте для предотвращения опрокидывания ЛА на хвост на аэродроме при неправильном перемещении пассажиров по салону (смещении центровки). Многие тяжёлые ЛА с трёхстоечным шасси в хвостовой части фюзеляжа имеют убираемую в полёте конструкцию для предотвращения касания фюзеляжем покрытия ВПП при взлёте и посадке, так называемая предохранительная хвостовая пята (напр., Ту-144).
· Велосипедного типа. Две главные опоры расположены в фюзеляже, впереди и позади центра тяжести аппарата. Две боковые поддерживающие опоры крепятся по бокам (обычно на законцовках крыла). Применяется для удаления гондол для шасси и двигателей на крыле, то есть создания «аэродинамически чистого» крыла (см. М-4 и Мясищев 3М, Boeing B-47 Stratojet, Boeing B-52 Stratofortress, Lockheed U-2, Як-25, -27, -28). Следствием такого расположения является усложнённая техника посадки самолёта и затруднение модернизации бомбоотсеков, а также использования внешней подвески вооружения.
У тяжёлых летательных аппаратов иногда число колёс шасси составляет несколько десятков, объединяемых в тележки. Тележки шасси обычно бывают одноосные, двух- или реже трёхосные. На каждой оси установлена обычно пара колёс. Их так и называют: передняя пара, средняя или задняя пара. Парные колёса снижают давление на покрытие аэродрома, а также дублируют друг друга в случае прокола пневматика. Иногда на одной оси ставят не два, а четыре колеса.
Также на тяжёлых самолётах часто могут быть не две, а несколько основных стоек. Например, на Боинге-747, помимо левой и правой основных стоек, имеются две средние подфюзеляжные стойки. На Ил-76 с каждого борта установлены продольно по две основные стойки. А на вертолётах Ми-14, Ка-32 имеются две передние и две основные стойки шасси.
Система колёс, на которые опирается самолёт при движении по земле, называется шасси. В современных авиалайнерах используется трёхстоечная система шасси с двумя основными стойками, расположенными под крылом позади центра тяжести и одной передней стойкой, расположенной в носу самолёта. Основные стойки шасси оснащаются тормозами, а передняя стойка делается поворотной, чтобы самолет мог маневрировать при движении по земле.
Кроме распределения веса самолета, носовая стойка поворачивается влево-вправо, чтобы самолет мог маневрировать при движении на земле.
Поворотом носовой стойки можно управлять двумя способами:
- С помощью педалей управления рулём направления,
- С помощью специальной ручки управления разворотом носовой стойки.
Управление поворотом носовой стойки с помощью педалей осуществляется на разбеге при взлёте и пробеге при посадке, когда скорость самолета достаточно велика. Одновременно, с помощью этих же педалей, летчик управляет отклонением руля направления.
Предел отклонения носовой стойки при управлении от педалей специально ограничен, как правило это 10 градусов. Поворачивать на рулёжные дорожки, когда надо отклонять носовую стойку на углы порядка 50-70 градусов, не получится. На малых скоростях для руления используется ручка управления носовой стойкой.
Эта ручка используется только при рулёжке и автоматически отключается при больших скоростях движения.
Основные опоры шасси представляют собой тележку, на которую навешиваются колеса, оснащённые тормозами.
Тормоза на самолёте похожи на автомобильные, только существенно мощнее, что не удивительно, т.к. им приходится тормозить машину массой 30-600 тонн со скоростей порядка 250 км/ч до нуля на ограниченной по длине взлётно-посадочной полосе (ВПП).
Самолётные тормоза состоят из "бутерброда" тормозных дисков и колодок.
Колёсные тормоза могут быть задействованы двумя разными способами: "вручную" и автоматически.
"Вручную" пилот тормозит педалями. Может возникнуть вопрос, как пилот умудряется педалями и носовой стойкой управлять и тормозить? Дело в том, что педали самолёта устроены совсем не так, как в автомобиле. Управление по направлению выполняется перемещением педалей вперёд-назад. При этом две педали двигаются синхронно: левая вперёд-правая назад и наоборот. Управление тормозами осуществляется нажатием на педаль. Каждую педаль можно нажимать отдельно, так называемое дифференциальное торможение — это ещё один из способов управления направлением движения по земле. Если левым тормозом пользоваться интенсивнее, чем правым, то и самолёт будет разворачивать влево и наоборот.
Автоматический режим торможения включается сам при наступлении определенного события. Таких событий может быть два:
- Во время посадки: Одновременное касание полосы (срабатывание датчиков обжатия шасси) и нахождение ручек управления двигателями в положении "малый газ",
- Во время взлёта: Перевод ручек управления двигателем из положения "взлётный режим" в положение "малый газ". Этот режим торможения называется "прерванный взлёт" (Rejected Takeoff, RTO)
С автоторможением при посадке всё очевидно. Давайте рассмотрим режим прерванного взлёта.
Прерванный взлёт — это режим, когда экипаж решает прекратить взлёт по причине существенного отказа. Прервать взлёт можно только до достижения "скорости принятия решения". Скорость принятия решения зависит от длины и состояния поверхности ВПП и рассчитывается исходя из возможности затормозить, не выкатившись за пределы ВПП. Если в процессе набора скорости неисправность происходит после достижения скорости принятия решения, экипаж продолжит взлёт, что бы не случилось. Если до — будет тормозить.
Перед каждым взлётом экипаж обязан активировать автоторможение. Скорость начала и интенсивность торможения при прерванном взлёте напрямую влияет на то, выкатится ли самолёт за пределы полосы или нет. Активированное автоторможение гарантирует, что торможение начнётся немедленно после вывода двигателей из взлётного режима.
Если прерывать взлёт приходится при максимальной взлётной массе и на предельной скорости, то несмотря на то, что кроме колёсных тормозов экипаж задействует реверс и воздушные тормоза, энергия, которую должны поглотить тормоза, разогревает их так, что они начинают светиться не хуже лампочки. После полной остановки самолёта работа тормозов не заканчивается. Они должны выдержать ещё не менее 90 секунд, прежде чем подожгут стойки шасси. По нормативам, что за 90 секунд к самолёту подоспеет пожарная команда, которая всегда дежурит в аэропортах (и успевает!).
***
Антиблокировочная система (АБС). Основное отличие АБС самолёта от таковой автомобиля заключается в последствиях блокировки колёс: если у автомобиля блокировка приводит к снижению управляемости и увеличению тормозного пути, то заблокированные колёса самолёта при посадке просто взрываются от трения об асфальт. А без покрышек основных стоек торможение не будет ни эффективным ни безопасным. Так что АБС на самолёте неотключаемая и довольно критическая функция.
· амортизационные стойки — для обеспечения максимальной плавности хода при движении по аэродрому, на разбеге и пробеге, а также гашения ударов, возникающих в момент приземления (часто используются многокамерные азото-масляные длинноходные амортизаторы, в которых функцию пружинного элемента выполняет закачанный под строго определённым давлением технический азот). На многоколёсных тележках шасси могут быть установлены также дополнительные амортизаторы — стабилизирующие демпферы.
Усиленные стойки шасси способны выдержать удар о выступающие ребра бетонных плит высотой до 10 см при движении самолета с посадочной скоростью или грубую посадку. Имеется также система раскосов, тяг и шарниров, воспринимающих реакции опорной поверхности и крепящих амортизационные стойки и колеса к крылу и фюзеляжу, которые служат одновременно механизмом уборки-выпуска.
· колёса (пневматики) различных типоразмеров. Барабаны колёс часто изготавливаются из сплавов на основе магния (в отечественной авиатехнике такие колёса окрашены в зелёный цвет). На современных самолётах пневматики, как правило, бескамерные, и накачиваются воздухом или техническим азотом (использование последнего обусловлено предотвращением конденсации газа, с последующим замерзанием его на высоте, с образованием опасного льда; азот дешевле и не горит). Резина самолётов, эксплуатируемых только с бетонных ВПП, как правило не имеет никакого рисунка, кроме нескольких продольных кольцевых водоотводящих канавок для уменьшения эффекта аквапланирования, а также контрольных углублений для простоты определения степени износа. Форма резины в поперечном сечении близка к круглой (как на мотоциклах), для обеспечения максимального контактного пятна колеса при посадке с креном.
в момент посадки самолеты «плюхаются» на землю на огромной скорости, такой, что даже резина покрышек начинает гореть, пока колёса не раскрутятся. Давление на шасси в этот момент огромное!
При этом покрышки не должны ни лопаться, ни взрываться. Поэтому их изначально делают крайне прочными, используя в производстве сразу несколько смесей синтетического каучука . Внутри покрышки самолетов дополнительно армируются (укрепляются) проволокой, а также волокнами нейлоновой и армидной ткани (кевлар). Наконец авиационные покрышки накачивают не воздухом, а чистым азотом,
В весовом соотношении шина самолета состоит на 50% из резины, на 45 % из корда и на 5% из металла. При посадке самолета шасси испытывает колоссальные не только статические, но и и динамические нагрузки, воспринимаемые стойками и колесами. Прибавьте к этому, что при полете колеса были неподвижны, а при касании к ВПП должны быстро набрать обороты, соответствующие посадочной скорости.
Покрышки регулярно ремонтируют или меняют. В гражданской авиации разрешается подновлять покрытие колеса не больше 7 раз. В зависимости от модели авиационной покрышки от 350 до 700 взлетов-посадок, после чего должна быть заменена.
Рабочее давление в пневматиках шасси самолёта зависит от типа самолёта, его взлётной массы, типа аэродрома эксплуатации и других факторов.
Некоторые примеры значений давления:
· 9±0,5 кгс/см² — давление в пневматиках колёс передней и главной ноги шасси.
· 10 кгс/см² — при эксплуатации самолёта со взлётной массой свыше 90 т и до 95 т.
· 5 кгс/см² — рабочее давление в пневматиках шасси самолёта Ан-22, что позволяет использовать его на грунтовых аэродромах.
· 6 кгс/см² — давление в пневматиках передних колёс.
· 6–6,5 кгс/см² — давление в пневматиках колёс главной стойки самолёта Ан-12.
Дополнительные сведения:
· Допустимая разница давления воздуха в пневматиках должна быть не более 0,25 кгс/см².
· Стояночное обжатие пневматиков колёс главных ног для взлётной массы должно находиться в пределах 60–75 мм, для посадочной — 40–60 мм. Для колёс передней ноги — 40–50 мм и 35–45 мм соответственно.
· На современных самолётах каждое колесо шасси может быть оснащено датчиком давления, информация от которого поступает на дисплей пилота.
· Для предотвращения чрезмерного повышения давления в пневматике при перегреве могут устанавливаться термосвидетели — заглушки с легкоплавким сплавом, который плавится в условиях перегрева и выталкивает повышенное давление.
Проверку давления в шинах колёс производят после их остывания до температуры наружного воздуха.
На военно-транспортных самолетах типа Ил-76 давление в пневматиках регулируется дистанционно из кабины пилотов в зависимости от покрытия аэродрома грунт/бетон.
Именно авиационные колеса во многом и содержат сегодня большинство новейших изобретений, воплощенных на практике. По авиационным стандартам шина должна выдерживать давление в 4 раза выше, чем то, на которое она рассчитана, так что теоретически шины могут выдержать жесткое приземление на скорости свыше 450 км/ч. Кроме того, что самолетные шины испытывают колоссальные статические и динамические нагрузки, они подвергаются и тепловым, когда длительное время находятся в условиях низких температур, а во время посадки быстро набирают скорость около 300 км/ч (некоторые до 460 км/ч). При соприкосновении с землей, температура шины поднимается до 260°С. Шины стабильно выдерживают разность температур и нагрузку. Они сконструированы таким образом, чтобы максимально противостоять износу и разрыву. Они выполняются многослойными с прочным нейлоновым и арамидным шнуром, расположенным под каждым слоем.
Многоколесное шасси оказалось эффективно не только на большегрузах. На нем можно взлетать с пахоты, песка и даже площадок, изрезанных канавами шириной до 50 см. Но решили, что вытаптывать пахотные земли ни к чему, поэтому самолёт с таким шасси серийно не строили.
***
Гусеничное шасси
Гусеничное шасси ассоциируется с танком. Вот танк в небо и запустили. Правда, летал он недалеко и недолго. И только один раз.
Планер изготовили в апреле 1942 года в Тюмени, куда было эвакуировано КБ, руководимое О. К. Антоновым. Испытания А-40 начались под Москвой в Летно-исследовательском институте (ЛИИ). Когда танк Т-60 прибыл, к нему прикрепили легко сбрасываемые крылья. Хвостовое оперение закреплялось на двух балках по бортам танка. Управление полетом планера осуществлялось из кабины Т-60.
Испытания «Крылатого танка» проходили под Москвой на аэродроме в Раменском. Проводил их летчик-испытатель Анохин. Антонов вспоминал потом, как четырехмоторный бомбардировщик ТБ-3 с планером «Крылатый танк» на буксире тяжело взлетел, сделал полукруг над аэродромом и медленно скрылся за гребешком соснового леса на горизонте. Этот полет «Крылатого танка» остался единственным.
- 2 сентября состоялся его первый и единственный полет. Буксируемый бомбардировщиком ТБ-3 «Крылатый танк» поднялся в воздух.
- Вскоре двигатели самолета-буксировщика стали перегреваться, управлявший планером пилот Сергей Анохин отцепил А-40 и приземлился на ближайшем аэродроме в Быково.
- После касания земли он включил двигатель танка и своим ходом двинулся к зданию контрольно-диспетчерского пункта, устроив панику среди охраны аэродрома.
Гусеничное шасси для самолёта — это система опор, которая позволяет самолёту разбегаться при взлёте, приземляться при посадке, двигаться по земле и стоять на стоянке. Конструкторы предлагали заменить колёсное шасси на гусеницы, чтобы улучшить проходимость самолёта на сложных поверхностях, где взлёт на колёсах труден или невозможен.
Конструкция
Гусеничное шасси может включать:
· Гусеничную тележку — конструкцию из нескольких силовых элементов и боковых стенок. Продольные стенки сложной формы со скруглёнными передней и задней частями соединяются между собой несколькими поперечными деталями. В сборе детали образуют крупный коробчатый агрегат с несколькими роликами и катками для контакта с гусеничной цепью.
· Гусеничную ленту — состоит из отдельных звеньев, которые перематываются ведущим колесом. Закрытая конструкция корпуса и ленты с минимальным количеством щелей предотвращала попадание грязи или снега внутрь тележки, что сокращало вероятность поломок.
Принцип работы
Гусеничное шасси работает по принципу гусеничного трактора: вместо колёс у него две гибкие ленты (гусеницы), натянутые между ведущими и направляющими колёсами. Гусеницы состоят из отдельных звеньев и перематываются ведущим колесом, что увеличивает сцепление с поверхностью, что помогает двигаться по сложному грунту.
История
Некоторые разработки самолётов с гусеничным шасси:
· 1937 год — советский конструктор Н.А. Чечубалин предложил оснастить гусеницами лёгкие самолёты У-2 и Р-5. Ожидалось, что это поможет лучше взлетать и садиться на слабонесущие грунтовые площадки.
· 1941 год — самолёт Ли-2 с гусеничным неубирающимся шасси прошёл заводские испытания в разных условиях (на нормальном аэродроме, на пахоте, на болоте с водным покрытием до 700 мм). В заключении по испытаниям отмечалось, что гусеницы могут служить взлётно-посадочным приспособлением для всех типов боевых самолётов.
· 1952 год — завод №279 переоборудовал серийный самолёт Ил-28 с использованием двух новых тележек на гусеничном ходу. Вскоре прошли наземные и лётные испытания. Однако из-за сложности конструкции и большой массы такое шасси не было внедрено в эксплуатацию, и опытный самолёт был использован как учебное пособие в одной из лабораторий МАИ.
В Германии и США с 1941 года также вели работы в этой области, но ни в одной стране они не вышли из стадии экспериментов — слишком тяжёлой и малоресурсной оказалась гусеничная конструкция.
Недостатки
Некоторые недостатки использования гусеничного шасси на самолёте:
· Конструктивная сложность — гусеничная тележка была сложнее колеса, что могло негативно сказаться на серийном производстве.
· Быстрое изнашивание узлов шасси.
· Большая масса — это перевешивало достоинства.
· Ухудшение манёвренности — при неубирающихся шасси гусеничная конструкция создавала больше сопротивление.
· Проблемы с поверхностью аэродрома — стандартные взлётно-посадочные полосы не могли принять самолёты с гусеничным шасси, так как поверхность полосы болезненно воспринимала нагрузки от гусеничных шасси, приводящие к её разрушению.
Таким образом, гусеничные шасси не получили большого распространения не только в пассажирских самолётах, но и в военных, для которых они изначально были предназначены.
***
Лыжное шасси
Россия – страна бескрайних снежных просторов. Поэтому, когда аэродром от снега чистить лень, то можно просто самолет поставить на лыжи.
Известно двухстоечное лыжное шасси, содержащее лыжу, переднюю и заднюю рычажные стойки, механизм уборки-выпуска, карданы, скользящую крестовину.
Известно также лыжно-колесное шасси, содержащее лыжу, колесо, рычаг, амортизатор и силовой пневмогидроцилиндр.
Не только колеса подходят для разбега и посадки, но и лыжи справляются с этим неплохо. Вот только, тормоза к ним приделать сложнее. Тут без реверса не обойтись.
Дюралюминиевые прямоугольные в плане лыжи были впервые снабжены тормозами гребенчатого типа с пневмоуправлением. Благодаря этому, управляемость Ан-2 на лыжах практически не изменились по сравнению с машиной на колесном шасси. Главной проблемой, затруднявшей применение таких самолетов, стало примерзание полозьев лыж к снежному насту на стоянке. Для борьбы с этим недостатком был изготовлен и прошел испытания образец лыжи с электрообогреваемым полозом. Однако серийно выпускались лыжи польской разработки, к полозу которых была приклеена полиэтиленовая накладка толщиной 4 мм. Эта конструкция полностью не исключала примерзание, и, к тому же, полиэтилен трескался и разрушался.
Самым большим самолетом, когда-либо поставленным на лыжное шасси, можно, без сомнения, считать LC-130 – полярную модификацию всем известного американского военно-транспортного самолета С-130 Hercules.
Разработанная в середине 1950-х машина имеет схожую размерность со своим почти ровесником – советским Ан-12. Те же четыре турбовинтовых двигателя, та же грузоподъемность – около 20 т. LC-130 приданы 109-му транспортному авиакрылу ВВС Национальной гвардии штата Нью-Йорк, а работают они на Национальный научный фонд США. Когда в северном полушарии лето, гиганты на лыжах обслуживают американскую станцию Summit в Гренландии. Когда лето наступает южнее экватора, самолеты нередко посещают Антарктиду, снабжая тамошних полярников.
Посадка, а особенно взлет на лыжном шасси имеют свои особенности. Снег бывает хорошо укатанным, а может быть свежевыпавшим, рыхлым. В последнем случае разгоняться до взлетной скорости приходится дольше. Кроме того, иногда «снежные» взлеты происходят на приличной высоте (например, гренландская научная станция Summit, что в переводе значит «вершина», находится на высоте 3200 м), и воздух тут достаточно разрежен, поэтому двигатели теряют мощность. Иногда удается взлететь не с первого раза. Возможный выход: строить очень длинную снежную ВПП. Так и поступили на станции Summit, накатав специальным снежным катком пятикилометровую полосу. Реактивные ускорители тоже помогают с этим справиться.
***
Колесно-лыжное шасси.
История знает другой пример использования ускорителя в конструкции самолета на лыжах. В 1950-е в СССР был разработан фронтовой истребитель-бомбардировщик Су-7Б с турбореактивным двигателем. Ввиду того, что в прифронтовой полосе аэродрома с бетонной полосой может и не оказаться, конструкторам была поставлена задача создать универсальное колесно-лыжное шасси, когда передняя стойка комплектовалась обычным колесом, а основные стойки сочетали колеса и, в виде приставки, - небольшие лыжи, которые не мешали эксплуатации истребителя-бомбардировщика с аэродромов с твердым покрытием, не касаясь "бетонки", а при работе с полевых аэродромов с невысокой прочностью поверхности, проминаемой колесами, скользили бы по мягкому грунту, ограничивая глубину погружения колеса.. А вдобавок, чтобы сократить время разбега, истребитель-бомбардировщик оснастили пороховым ускорителем СПРД-110.
Новое колесно-лыжное шасси, СПРД и двухкупольная парашютно-тормозная установка были рекомендованы в серию на новой модификации истребителя-бомбардировщика, получившего обозначение Су-7БКЛ.
Первые серийные Су-7БКЛ были собраны летом 1965 года, и выпускались вплоть до 1972 года.
***
Первый полет Л-410 на лыжном шасси был выполнен в феврале 2015г. Лыжи изготовлены на ПО «Стрела». Лыжные шасси представляю собой три составляющих: металлическая конструкция, деревянная и полиэтиленовая. Это принципиально новая технология, которая еще нигде при производстве шасси не применялась. На деревянной, или как ее называют, скользящей части, тщательно подобранные сорта дерева склеиваются в три слоя: два слоя ясеня и слой сосны. Ясень – это материал, который обладает высокой прочностью, в то же время имеет очень низкий удельный вес. Кроме того, ясень очень хорошо адаптирован к вибронагрузкам, что неизбежно при взлете и посадке самолета.
Полиэтилен – завершающий, но наиболее сложный этап изготовления, так как полиэтилен практически не клеится. Технологию позаимствовали у компаний, производящих горные, беговые лыжи. После проклейки полиэтилена его проверяют в том числе и на хрупкость: он должен выдержать температуру до минус 70 градусов.
Поплавковое шасси
Самолёты на поплавковом шасси известны ещё с начала прошлого века, однако не изжили себя до сих пор. Работы по созданию самолёта на поплавковом шасси АН-2В начались еще в 1950 году. Первый полёт самолёт совершил 31 июля 1951 года. За штурвалом находился пилот летно-транспортного отряда завода №153 В.А. Диденко. В августе 1951 года прошли заводские испытания, а с октября по ноябрь 1951 года самолёт Ан-2В прошел Госиспытания.
Основная особенность этой модификации - винт АВ-2Р с реверсом для сокращения пробега. Этот винт не только сильно сокращающий тормозной путь, но и придающий гидроплану уникальные возможности "заднего хода" и разворота на месте был просто необходим для этой модели.
После успешных испытаний развернули серийное производство самолёта уже под названием: Ан-4. Строился он в СССР и даже Польше (под обозначением An-2M - morsky). В 1954-55 гг. началась опытная эксплуатация поплавковых Ан-2В.
Поплавки однореданные с водяными рулями, цельно-дюралюминиевые, размерами 9,34 х 1,65 х 1,85 м, объемом по 6 м3 и массой по 220 кг. Они крепятся на шести стойках с пятью крестами расчалок к фюзеляжу и соединены двумя трубами. Заклепочные швы однорядные, и вся конструкция предельно легкая. Наружных скуловых стрингеров нет. Поперечный набор поплавка составляют 31 шпангоут, из них 11 переборок, делящих поплавок на 12 отсеков...
...В 1963 году по техническому заданию ЛенНИИЛХ, «Авиалесоохраны» и НИИ гражданской авиации был построен лесопожарный вариант на базе гидросамолета Ан-2В. В поплавки самолета вмонтировали 2 бака по 500 л, которые заполнялись при глиссировании по водной поверхности. Ан-2ЛП дал положительные результаты при тушении низовых пожаров в насаждениях с полнотой до 0,8, в рединах и на открытых участках. Вместе с тем появилось понимание трудностей эксплуатации амфибий.
Ан-2В был незаменим там, где на протяжении сотен километров нет площадок для посадки самолетов с колесным шасси. Он обладал вполне хорошей маневренностью на акваториях даже при неспокойной водной поверхности. Малая осадка позволяла эксплуатировать его в прибрежных районах озер и рек глубиной 0,8-1,2 м, что упрощало швартовку.
Работы были начаты в 2018г. В рамках модернизации в качестве гидросамолета усилен каркас фюзеляжа, установлены концевые шайбы горизонтального оперения, ниши шасси закрыты створками. Самолет оснащен всем необходимым морским снаряжением и средствами спасения на воде.
Самолет способен взлетать и садится на воду при волнении до 2-х балов и высоте волны до полуметра. При желании поплавковое шасси может быть заменено на лыжное или колесное в течении одного дня.
Шасси на воздушной подушке
Необычные схемы шасси перед Великой отечественной войной были весьма популярны. Самолеты пытались оснастить гусеничным шасси, многоколесными тележками и даже шасси на воздушной подушке. Для отработки такого шасси, был построен самолет УТ-2Н, который также обозначался как СЕН (самолет Ефремова и Надирадзе), на который конструкторы установили шасси на воздушной подушке. Причем для наддува воздушной подушки был использован дополнительный поршневой двухцилиндровый двигатель БМ-08 мощностью в 30 л.с.
Двигатель приводил в работу четырехлопастной вентилятор , который был разработан в ЦАГИ и имел обозначение ЦАГИ №44. Оболочка баллона воздушной подушки выполнялась из упрочнённой прорезиненной ткани. Перспектива применения шасси на воздушной подушке была весьма понятна, самолетам с таким шасси практически не требовались хорошо подготовленные Взлётно-посадочные Полосы. Работы по самолету СЕН начались в 1939 году и завершились весной 1941 года. Руководителями были конструкторы Ефремов и Надирадзе. В ЦАГИ и ЛИИ был выполнен очень большой объем работ, по результатам которых, 1 марта 1941 года самолет начал программу Государственных испытаний. Испытательную бригаду возглавил ведущий инженер по испытаниям А.С. Качанов. Летчиком-испытателем был назначен очень опытный летчик Игорь Шелест.
Летом 1940 года Шелесту доверили испытание двухместного спортивного моноплана, который снабдили овальной платформой, заменившей колёсное шасси. В центре платформы был смонтирован многолопастный вентилятор со своим мотором.
Шелест вспоминал, что самолёт, избавленный от трения о грунт, мог скользить по инерции вперёд как боком, так и хвостом. По заданию инженера-конструктора лётчик-испытатель научился демонстрировать укороченный пробег при посадке: машина останавливалась, пробежав по полю всего метров пятнадцать.
Однако в 1941 году эксперименты с самолётом на шасси на воздушной подушке свернули.
Госиспытания продлились до 19 марта 1941 года. Самолет показал великолепную проходимость на всех видах ВПП и неподготовленных площадках. А вот в воздухе было отмечено значительное ухудшение устойчивости и управляемости, из-за влияния весьма немаленького баллона под фюзеляжем. Так же из-за значительной массы нового шасси, самолет практически не мог набирать высоту. Было принято решение доработать самолет, увеличив площадь оперения и по возможности установить новый, более мощный двигатель.
https://litmir.club/br/?b=571034&p=51
Из книги: Соболев Дмитрий Алексеевич «Экспериментальные самолёты России. 1912-1941 гг.»
«Самолёт на воздушной подушке получил обозначение УТ-2Н, с индексом по фамилии изобретателя.
Ведущим лётчиком-испытателем первого в мире самолёта на воздушной подушке был назначен Игорь Иванович Шелест. Вот как описывал он свои первые впечатления от УТ-2Н:
«Через несколько дней произошло более близкое знакомство с изобретателем и его машиной в мастерских одной из лабораторий ЦАГИ. Мы пришли туда вместе с ведущим инженером А.С. Качановым, моим новым шефом по испытанию конструкции, созданной А.Д. Надирадзе.
Войдя в цех, мы увидели впереди лёгкий двухместный спортивный моноплан; он был несколько выше обыкновенных самолётов.
— Возвышается, словно на пьедестале, — заметил Качанов.
„Пьедесталом“ была большая овальная металлическая платформа, опиравшаяся на надувную лодку, как бы перевернутую вверх дном; это сооружение заменяло самолёту шасси.
Слушая пояснения изобретателя, мы с большим интересом рассматривали эту оригинальную конструкцию. В центре платформы, под фюзеляжем, помещался многолопастный вентилятор, приводимый в действие специальным мотором.
— Это сооружение и создаёт воздушную подушку, — сказал Надирадзе. Он махнул механику, сидящему в самолёте; тот запустил мотор вентилятора, прибавил газ, и мы с удивлением увидели, как из-под баллона со всех сторон начал струиться воздух, разметая пыль. Машина вся задрожала и будто стала повыше.
Я потрогал её за крыло. От малейшего усилия самолёт в тонну весом легко сдвигался с места, разворачивался.
— Ничего удивительного, — сказал Качанов, — ведь она сейчас взвешена, почти не касается земли, опираясь на тонкую воздушную прослойку. Так что трение сведено к минимуму.
— Толкните — и она заскользит, как шарикоподшипник по стеклу, — добавил Надирадзе.
— Кому же принадлежит первооткрытие этого многообещающего физического явления? — спросил я, сильно заинтересованный зрелищем.
— Идея воздушной подушки принадлежит Циолковскому.
Его продолжатель — профессор Левков. Я применил эту идею в авиационной конструкции, — ответил Надирадзе».
Первый этап лётных экспериментов заключался в изучении шасси на воздушной подушке при взлёте с заснеженного аэродрома. Испытания УТ-2Н начались 1 марта 1941 г. и шли очень интенсивно. За 20 дней с подмосковного аэродрома ЦАГИ было выполнено множество рулёжек и 84 коротких полёта по прямой; разворачиваться в воздухе не решались, так как из-за возросшего веса и аэродинамического сопротивления самолёт с трудом набирал высоту. Общее время руления по земле составило 10 часов, полётов — 50 минут. Кроме И.И. Шелеста, УТ-2Н опробовали лётчики М.М. Громов, А.Б. Юмашев, А.И. Филин, Ю.К. Станкевич, Н.В. Гаврилов, А.П. Чернавский, Д.С. Зосим.
Впечатления были только положительные. Герой Советского Союза полковник Юмашев писал: «Выполнены рулёжки и подлёты в зимних условиях на снежном покрове. Специальное взлётно-посадочное устройство представляет бесспорный интерес. Оно позволяет рулить, взлетать и делать посадку с боковым ветром на неукатанном снежном покрове, на котором взлёт и посадка на обычном шасси невозможны. Благодаря этим особенностям значительно повышается безопасность взлёта и посадки; становится возможным пользоваться в качестве аэродрома любой поверхностью независимо от качества её грунта… Считаю необходимым постройку специального экспериментального самолёта с убирающимся посадочным устройством с целью испытания возможности применения его на боевых самолётах».
Из отзыва лётчика-испытателя майора Н.В. Гаврилова: «Произведены рулёжки на скоростях до отрыва, развороты на разных скоростях до 50 км/час и подлёты с торможением и без торможения… Развороты производить легко на всех скоростях, опасности сваливания на крыло нет, сноса самолёт не боится, продолжая свободно двигаться по сносу. При резком развороте на 180 градусов после разгона самолёт продолжает двигаться в прежнем направлении хвостом вперёд, если не увеличить обороты основного мотора. Рулёжка по препятствиям в виде снежных валов высотой 20–30 см самолётом преодолевается легко и неощутима».
В заключении по испытаниям отмечалось, что шасси на воздушной подушке при эксплуатации со снежной поверхности проявило себя хорошо, необходимо продолжить испытания УТ-2Н в летних условиях на суше и воде, а также приступить к проектированию боевого самолёта с убирающимся в полёте шасси аналогичного типа.
Отчёт о продолжении экспериментов с УТ-2Н мне обнаружить не удалось, но такие работы велись — об этом пишет своих в мемуарах испытатель самолёта И.И. Шелест:
«Машина Надирадзе легко бегала по травянистому аэродрому и по бетону. Было весьма необычно и интересно наблюдать, как самолёт, избавленный от трения, скользил по инерции вперёд любой стороной — носом, крылом, хвостом…
Шло время. Мы продолжали исследовать способность машины двигаться и взлетать по любым грунтам. Так постепенно были опробованы болото, пески, вода— всё было нипочём воздушной подушке».
Самолёт показали военным. По воспоминаниям тогдашнего начальника ЦАГИ С.Н. Шишкина, эксперты дали отрицательное заключение из-за того, что аппарат не смог взлететь с болотистой площадки, поросшей мелким ельником (!).
Тем временем под руководством А.Д. Надирадзе и Н.И. Ефимова в ЦАГИ начали проектирование Пе-2 с убирающимся шасси на воздушной подушке. Пневматические взлётно-посадочные устройства решили установить под мотогондолами вместо обычного шасси. Для вращения вентиляторов от каждого из двигателей с помощью муфт отбиралось по 250 л. с. Самолёт предполагалось предъявить на испытания 10 сентября 1941 г. Эвакуация в Казань на авиазавод № 124 нарушила все планы, и Пе-2 на воздушной подушке был построен только в конце 1942 г. Самолёт рулил по аэродрому, но взлететь не мог — не хватило тяги моторов, потерявших на наддув взлётно-посадочного устройства значительную часть мощности. 18 января 1943 г. вышел приказ НКАП о прекращении работ.
Александр Давидович Надирадзе позднее занимался вопросами реактивной техники, много сделал в этом направлении, был удостоен высоких наград и звания академика. Что касается его первого изобретения, то к идее использования воздушной подушки на самолётах вернулись только в 1960-е — 1970-е годы. Работы, проводившиеся в СССР, США и Канаде, как и в случае с гусеничным шасси, не вышли из экспериментальной стадии. Зато в судостроении воздушная подушка с гибким ограждением, впервые испытанная на УТ-2Н, нашла широкое применение.»
***
Попытки заменить у самолетов колесные шасси на что-нибудь другое предпринимались много раз. Эти попытки были связаны с тем, что инженеры пытались сделать самолеты более универсальными – такими, чтобы они могли садится и взлетать с неподготовленных или плохо подготовленных полос. Особенно в этом были заинтересованы военные – ведь при боевых действиях первым делом противник пытался вывести из строя взлетно-посадочные полосы.
После войны к вопросу о шасси на воздушной подушке в СССР обращались ещё не раз. И здесь не обошлось без Антонова.
Пчелка из ОКБ Антонова тоже много внимания уделила обувке для лазания по болотам за клюквой.
Альтернативой колесным опорам одно время считали взлетно-посадочные устройства на воздушной подушке. Так появилась "Пчёлка" Ан-714 с тремя тороидальными баллонами из прорезиненной ткани, установленными вместо колес.
Вместо шасси на самолет была установлена воздушная подушка она представляла собой три баллона тороидальной формы с открытым дном. В верхней части каждого баллона устанавливался гидравлический двигатель ГМ-36, который развивал мощность в 22 л.с.
Двигатель при работе нагнетал под давлением воздух в баллон. Из-за разницы внутреннего и внешнего давления самолет начинал приподниматься до тех пор, пока воздух не начинал выходить через зазор между баллоном и поверхностью земли. Этот избыток воздуха и создавал воздушную подушку. Таким образом, снимался вопрос качества покрытия, по которому самолет осуществлял разгон и торможение.
Во время испытаний было выявлено, что чересчур сильное давление в баллонах способно раскидывать частицы грунта вокруг воздушного судна, вследствие чего они попадали в воздухозаборники и прочие узлы машины. Кроме того, из-за сильно уменьшенного сцепления с поверхностью, самолет при посадке имел плохую управляемость. Т.е. боковой снос при сильном ветре мог привести машину при побеге совсем не туда.
Через десять лет в ОКБ Антонова эксперименты были продолжены. Модификация получила название Ан-14Ш. Воздушную подушку сильно усовершенствовали, в частности, понизили давление в баллонах. Этот самолет прошел несколько сотен километров по различным типам грунта, была собрана огромная база данных испытаний.
Тем не менее, после проведения испытаний дальнейшее развитие данного направления было признано неперспективным. Некоторые преимущества не стали решающими среди недостатков, и начинать производство подобных самолетов так и не стали.
1 из 2
В настоящее время в связи с широким распространением аэродромов с твердым покрытием таких экзотических конструкций стало намного меньше. Даже коммерческую гидроавиацию помаленьку прикрыли.
Но изобретатели они люди неугомонные,
В середине 80-х гг. прошлого столетия в Нижнем Новгороде начали разработку оригинального самолёта с ШВП «Динго». Эта машина способна взлетать и садиться на любую поверхность, включая снег, пашню, дёрн, воду, болото, лёд, мелководье, отмели, песок, преодолевать препятствия высотой до 0,5 м, рытвины, трещины и канавы, шириной до метра. Для взлёта и посадки ему требовалась площадка не более 350 м в длину.
Чего только не встретишь на испытательном аэродроме…
Изобретатели – это такие люди, которые не могут спать спокойно и другим не дают. И даже вопрос ЗАЧЕМ? Их не останавливает. И вот, чтобы ДРУГИМ спалось спокойно, на испытательных площадках появляются такие конструкции.
Динамическая подушка. На небольшой высоте вроде, как бы летишь. Но стоит оторваться от подушки, то вроде, как бы падаешь. Незабываемые впечатления.
Но это уже совсем другая история.