Шасси современных самолётов – это один из важнейших компонентов, от которого зависит успешный взлет и посадка. Ошибка, допущенная при проектировании шасси может иметь очень серьезные и плачевные последствия. Расскажем о том, как проектируют шасси для современных самолетов.
Взлет и посадка: самые опасные этапы полёта для конструкции шасси
Посадка — это этап полета самолета с максимальным риском для пассажиров и экипажа, а также для самой конструкции шасси, которая должна минимизировать эти риски. При контакте с землей шасси испытывает ударные нагрузки, которые могут достигать нескольких тонн на каждую стойку. Без правильно спроектированной системы посадки самолет мог бы разрушиться при первом же касании земли.
Проводится очень много различных испытаний перед тем, как самолет будет сертифицирован и запущен в серийное производство. Одним из таких испытаний шасси является определение максимальных температур тормозных механизмов в критических режимах приземления. Это позволяет убедиться, что тормозы не перегреются и не откажут при экстремальных условиях.
Трёхопорная схема: почему это стандарт для современных авиалайнеров
Шасси большинства современных летательных аппаратов трёхопорной схемы: одна передняя опора и две основные. На современных пассажирских широкофюзеляжных самолетах Ил-86, В-747, DC-10 шасси многоопорное с одной передней опорой, с тремя основными опорами, а для В-747 с четырьмя основными опорами.
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.
Трёхопорное с носовой стойкой — стандарт для современных лайнеров. Две основные опоры под крылом или фюзеляжем несут основную нагрузку, носовая стойка поддерживает переднюю часть и обеспечивает управление направлением.
Ключевые элементы: стойка, амортизатор, тележка и тормозная система
Шасси состоит из нескольких ключевых элементов, каждый из которых выполняет свою функцию:
- Стойка — силовой элемент, соединяющий колеса с конструкцией самолёта. Воспринимает вертикальные и боковые нагрузки.
- Амортизатор — гасит удар при посадке и неровности полосы. Обычно олеопневматический: азот сжимается, масло продавливается через калиброванные отверстия.
- Колёсная тележка — рама с осями, на которой установлены колеса. На тяжёлых самолетах — многоколёсная.
- Тормоза — обеспечивают торможение самолета после посадки. На современных самолетах используются дисковые тормоза с автоматической системой управления торможением.
Амортизационная система: как «запасать» энергию удара и рассеивать её
Это можно осуществить, «запасая» часть энергии в упругом элементе и расходуя ее после удара на возвращение упругого элемента в исходное положение. Демпфирующий элемент (независимо от конструктивного выполнения) — устройство, совмещающее в себе демпфирующий и упругий элементы и предназначенное для снижения нагрузок на конструкцию самолета за счет поглощения и рассеивания энергии ударов, которые испытывает самолет при посадке и движении по ВПП.
Чтобы избежать этого явления и получить более «мягкий» амортизатор, нужно увеличить количество энергии, рассеиваемой на обратном ходе. Это осуществляют, вводя в конструкцию амортизатора клапан торможения на обратном ходе.
Олеопневматические амортизаторы используют сжатый азот и масло для гашения удара. Азот сжимается при ударе, а масло продавливается через калиброванные отверстия, что рассеивает энергию и гасит колебания.
Управляемое изменение характеристик: как адаптировать амортизаторы к условиям полосы
Снижение нагруженности самолета при разбеге и пробеге по неровной взлетно-посадочной полосе (ВПП) может быть реализовано посредством управляемого изменения характеристик амортизационных стоек шасси при взлете и посадке.
Снижение динамической нагруженности планера самолета может быть достигнуто управляемым изменением демпфирующих и амортизационных свойств стоек шасси при взлете и посадке. Это позволяет адаптировать амортизаторы к условиям полосы и снизить нагрузку на конструкцию самолета.
Это означает, что современные системы могут автоматически изменять жесткость амортизаторов в зависимости от скорости посадки, веса самолета и состояния взлетной полосы.
Многоколёсные тележки: Boeing 777 на 12 колесах и Airbus A380 на 22
На тяжёлых самолетах — многоколёсная тележка. Это позволяет распределять нагрузку на большую площадь и снижать давление на ВПП. Boeing 777 имеет 12 колёс, а Airbus A380 — 22 колеса, что позволяет безопасно садить самолеты весом более 300 тонн.
Многоколёсная тележка снижает давление на ВПП до 10–15 кг/см², что позволяет использовать стандартные аэродромы без модернизации. Без многоколёсной тележки давление могло бы достигать 50–60 кг/см², что разрушило бы большинство взлетных полос.
Шасси убирающееся: зачем скрывать колеса в самолёте
Шасси убирающееся — это система, которая позволяет скрывать колеса в фюзеляж или крыло во время полёта. Это снижает воздушное сопротивление и улучшает топливную эффективность. Уборка шасси происходит автоматически после взлета, а выпуск — перед посадкой.
Убирающееся шасси имеет гидравлическую или электрическую систему уборки и выпуска. Система управляется пилотом через специальный переключатель, который активирует механизм уборки или выпуска.
Итог: почему проектирование шасси — основа безопасности посадки
Посадка — это этап полета с максимальным риском, и шасси должно минимизировать эти риски. Трёхопорная схема — стандарт для современных авиалайнеров. Ключевые элементы включают стойку, амортизатор, тележку и тормоза. Амортизационная система «запасает» энергию удара и рассеивает её. Управляемое изменение характеристик позволяет адаптировать амортизаторы к условиям полосы. Многоколёсные тележки распределяют нагрузку на большую площадь. Убирающееся шасси снижает воздушное сопротивление.
Проектирование шасси — основа безопасности посадки. Без правильно спроектированной системы посадки самолет мог бы разрушиться при первом же касании земли. Многократные испытания и сертификация обеспечивают надежность шасси в экстремальных условиях.
А что вам известно о шасси и системах по садки самолётов? Поделитесь в комментариях.