Проектування керованих гасителів енергії в амортизаційних системах шасі літаків

Размещено на http://www.allbest.ru

Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут"

Спеціальність 05.07.02 - Проектування літальних апаратів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Проектування керованих гасителів енергії в амортизаційних системах шасі літаків

Толмачов Микола Григорович

Харків 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут", Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України Рябков Віктор Іванович - завідуючий кафедрою Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуков-ського "ХАІ", Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук Черановський Олег Романович, провідний науковий співробітник Міжгалузевого НДІ проблем фізичного моделювання критичних режимів польоту літака, м. Харків;

кандидат технічних наук Дибир Олександр Геннадійович, доцент Національного автодорожнього технічного університету, Міністерство освіти і науки України, м. Харків

Провідна організація: Авіаційний науково-технічний комплекс “Антонов”, Комітет промислової політики України, м. Київ.

Захист відбудеться 22.02 2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.03 у Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського "ХАІ" за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського "ХАІ".

Автореферат розіслано 17 січня 2002 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради В.М. Саприкін

Размещено на http://www.allbest.ru

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Значні перевантаження і небезпечні тангажні коливання, які виникають у процесі посадки і наземних режимів переміщення літака пов'язані не тільки з зовнішніми факторами, але й з досконалістю амортизаційних систем шасі.

У цей час у шасі літаків використовуються амортизаційні системи, що сприймають за перший посадочний удар усю кінетичну посадочну енергію літака, а розсіюють її не більше 60%. Решта енергії є могутнім джерелом усіх негативних процесів, що виникають при посадках літаків.

Протягом усього періоду розвитку авіаційної техніки йшло безперервне вдосконалення амортизаційних систем шасі. Але кардинальних досягнень за останні роки не відбулося, оскільки сучасні амортизаційні системи за своєю ефективністю вже виведені на граничні можливості.

Проте посадки літаків із всезростаючою масою, зі швидкостями  = 4,5 м/с і з кутом нахилу посадочної глісади до 12...14 потребують обґрунтування нових підходів у вирішенні питання проектування засобів енергопоглинання.

Тому розробка додаткових керованих гасителів енергії в амортизаційних системах шасі, що забезпечують істотне збільшення гістерезису посадочної енергії та поліпшення посадочних характеристик, є вельми актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами і темами. Робота є складовою частиною НД і ДКР, що виконуються Національним аерокосмічним університетом ім. М.Є. Жуковсь-кого "ХАІ", АНТК "Антонов" і ВО "Гідромаш", спрямованих на створення амортизаційних систем нового типу з керованими гасителями посадочної енергії.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертації є розробка наукових основ проектування керованих гасителів енергії амортизаційних систем шасі, що забезпечують усунення небезпечних тангажних коливань, зниження ударних навантажень і скорочення посадочної дистанції літака.

У процесі досягнення мети передбачається вирішення таких задач:

обґрунтувати необхідність застосування керованих гасителів енергії (КГЕ) в амортизаційних системах шасі;

встановити закони включення і відключення КГЕ з урахуванням максимальної ефективності їх використання;

на основі математичних моделей і шляхом копрових випробувань дослідити особливості процесів нагромадження і розсіювання енергії в керованих амортизаційних системах шасі;

розробити методику вибору раціональних параметрів КГЕ;

- оцінити ефективність КГЕ в поліпшенні посадочних характеристик літаків. гаситель енергія шасі керований

Об'єктом дослідження є процес гасіння посадочної енергії в амортизаційних системах шасі літаків.

Предметом дослідження є моделі проектування керованих гасителів енергії (КГЕ) та оцінка їх ефективності в поліпшенні посадочних характеристик літаків.

Методи досліджень. Дослідження впливу посадочної конфігурації літака, зовнішніх умов, параметрів шасі і КГЕ проводилось на основі математичного і фізичного моделювання перехідних динамічних процесів у шасі та планері літака при посадці.

При математичному моделюванні розглядалася структурно змінювана система диференціальних рівнянь, що відображує додатковий гістерезис посадочної енергії на зворотних ходах амортизаційної системи.

При фізичному моделюванні реальні амортизаційні системи в натурну величину випробовувалися на потужних копрах, що забезпечило одержання найдостовірніших даних про швидкоплинні динамічні процеси, які відбуваються в амортизаційних системах, під час посадок.

Методика проектування побудована на синтезі параметрів КГЕ за критеріями стійкості подовжнього руху літака.

Наукова новизна. Розроблено новий метод додаткового гасіння посадочної енергії керованими гасителями, які забезпечують максимальне гасіння енергії пневматиків коліс на часових відрізках зворотних ходів амортизаційної системи шасі літака.

Запропоновано нові фізичну та математичну моделі, що враховують роботу КГЕ та дозволяють оцінити їх вплив на перехідні процеси за навантаженнями і переміщеннями при посадках літака.

Практичне значення одержаних результатів. Впровадження КГЕ в практику проектування, виробництва і експлуатації амортизаційних систем шасі дозволяє:

- забезпечити за перший посадочний удар літака об ЗПС:

а) розсіювання більш ніж 90% посадочної кінетичної енергії, що в 1,5...1,8 раза перевищує гістерезис сучасних амортизаційних систем;

б) безвідривне пересування літака по ЗПС і ввімкнення гальм на 2...5 с раніше, тобто скорочення негальмівного шляху в два рази і довжини посадочної дистанції на 25...30%;

- повністю усунути нестійкі подовжні коливання типу "козління", галопування і прогресуюче "козління";

- знизити перевантаження в першій фазі посадки в два рази і циклічність амплітуд навантаження планера і шасі на ділянці післяпосадочного пробігу, а тому й пошкоджуваність літака при грубих посадках на 20% і більше;

- вирішити задачі автоматичних посадок за III категорією ІКАО, що виконуються без ділянки витримування і з неповним вирівнюванням.

Особистий внесок здобувача. Здобувач особисто розробив основні положення роботи, а саме:

???обґрунтував необхідність застосування керованих гасителів енергії (КГЕ) пневматиків передньої і основних опор шасі при посадці літака;

???сформулював основні закони автоматичного включення і відключення керованого гасіння потенціальної енергії пневматиків на зворотних ходах амортизаційного процесу;

???запропонував і реалізував нову математичну модель для оцінки перехідних процесів за переміщеннями та зусиллями із блоком диференціальних рівнянь, що описують процес роботи КГЕ;

???розробив нову методику вибору раціональних параметрів КГЕ амортизаційних систем шасі літаків.

Проведення копрових випробувань натурних амортизаційних систем для оцінки перехідних процесів, відпрацювання керування амортизаційними системами є здобутком колективних зусиль за участю здобувача.

Апробація роботи. Основні результати дисертації доповідалися на щорічних конференціях професорсько-викладацького складу в Національному аерокосмічному університеті "ХАІ" (19861999 рр.), на семінарі НДІ-18 ЦАГІ (Жуковський, 1987 р.), на галузевому семінарі "Злітно-посадочні пристрої" (Київ, 1986 р.), на дев'ятій міжнародній конференції "Нові технології в машинобудуванні" (Крим, 2000 р.), на третій міжнародній конференції "АВІА-2001" (Київ, 2001 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 статей.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів і додатків. Викладена на 163 сторінках комп'ютерного тексту, включаючи 57 рисунків, 8 таблиць, список використаних джерел з 131 найменування і 14 сторінок додатків.

ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі проаналізовано принципи і методи, на яких базується створення амортизаційних систем шасі сучасних літаків.

Починаючи з М.Є. Жуковського і В.П. Ветчинкіна, а в календарному обчисленні з 20-х років двадцятого століття, принципові підходи до створення амортизаційних систем шасі залишилися незмінними. Базуючись на них, А.А. Білоус у 1947 р. запропонував єдині норми проектування таких систем, в основі яких лежать такі принципи: розтягування посадочного удару в часі; збільшення ходу амортизації та розсіювання частини роботи, сприйнятої газовою камерою амортизатора.

Робота ж пневматиків коліс з сучасними амортизаційними системами в принципі не може бути розсіяна. Наведені в розділі статистичні дані говорять про те, що відношення роботи пневматиків () до всієї роботи, сприйнятої амортизаційною системою, складає істотну величину: від 0,2 у передніх до 0,67 в основних опорах шасі літака Як-42Д і 0,515 у літака Іл-62.

На підставі цих досліджень зроблено висновок про те, що амортизаційні системи шасі сучасних літаків мають яскраво виражену границю по параметру розсіювання кінетичної енергії посадочного удару. Навіть найдосконаліші амортизаційні системи не можуть розсіяти до 40% цієї енергії, яка і є першоджерелом повторних відокремлень літака від ЗПС, “козління”, надмірних перевантажень шасі та втрати ресурсу літака. Це означає, що без розробки нових методів розсіювання потенціальної енергії пневматиків і пружних деформацій конструкції подальший прогрес у справі гарантування безпеки посадок, зменшення перевантажень у першій фазі посадочного процесу і циклічних зусиль при переміщенні по нерівних РД просто неможливий.

Виходячи з поданих у першому розділі даних сформульовано мету і основні задачі досліджень.

У другому розділі дано обґрунтування нового принципу додаткового гасіння вертикальної складової посадочної енергії літака.

Енергетична основа цього принципу полягає в такому. В момент здійснення прямого ходу амортизаційної системи (тобто при , рис. 1) кінетична енергія літака ( = 0, рис. 1) перетворюється в потенціальну енергію пружних елементів газової камери амортизатора (), обтиснутого пневматика () і пружно здеформованої конструкції (). майже повністю може бути погашена шляхом демпфірування рідинної камери амортизатора на його зворотному ході.

Потенціальну енергію інших пружних елементів ( +) (а величина її доходить до 40...45% всієї посадочної енергії літака) існуючі амортизаційні системи в принципі погасити не можуть.

Тому в даному розділі запропоновано новий принцип - додаткового гасіння потенціальної енергії опор шасі на зворотних ходах амортизаційного процесу.

Реалізацію такого процесу запропоновано здійснювати за допомогою додаткової камери розвантаження Ж (див. рис. 1), яка є складовою частиною звичайної амортизацій-ної системи, що складається з газової (Г) та гідравлічних камер прямого і зворотного ходів. При цьому камера розвантаження (як головний елемент КГЕ) відокрем-лена від гідравлічної камери прямого ходу плаваючим поршнем . Камера розвантаження (Ж) з'єднана також з гідросистемою літака через дросельний клапан. Між камерами Г і установлено розподільник 6, призначений для відключення камери Г при роботі КГЕ.

Відмітною особливістю такої моделі є та обставина, що навантаження в амортизаторі повинно змінюватися за таким законом:

Як випливає з виразу (1), робота амортизаційної системи з КГЕ здійснюється тільки на етапах її зворотних ходів, тобто на часових ділянках t_a < t < t_б.

Включення в роботу КГЕ відбувається після здійснення прямого ходу (при t = t_а) за сигналом системи керування (канал І) за умовою рівності  = 0. Одночасно з цим відбувається відключення (канал ІІ) з роботи газової камери Г. В результаті потенціальна енергія всіх пружних складових амортизаційного стояка розсіюється опором протоку рідини через дросель 5. При цьому сила гідравлічного опору в режимі роботи КГЕ оцінюється величиною

,	(2)

тобто залежить від коефіцієнта дроселя розвантажувальної камери і швидкості переміщення її поршня. Після завершення розсіювання потенціальної енергії пружних елементів системи спрацьовує клапан 6 і включає в роботу камеру Г, розсіюючи енергію цієї камери через дросель . Описаний цикл роботи з керованим гасінням потенціальної енергії пружних елементів амортизаційної системи повторюється при наступних ударах.

Момент включення в роботу розвантажувальної камери і синхронного відключення з роботи газової камери, а потім момент включення її в роботу визначають суть керування амортизацією посадочних ударів.

Умовою повного гасіння початкової енергії посадки за етап першого удару, що включає прямий і зворотний ходи амортизації, є рівність нулю наприкінці цього етапу . Величина кінетичної енергії в момент складає нерозсіяну енергію посадки літака .

У третьому розділі дано моделювання перехідних процесів шляхом додавання до системи рівнянь, що описують процес посадки і пробігу літака по ЗПС, роботу шасі та їх амортизаційних систем, диференціальних рівнянь (1), (2), які оцінюють роботу КГЕ на зворотних ходах амортизаційного циклу. Це дозволило проаналізувати динамічні процеси в шасі та планері літака за навантаженнями, переміщеннями і їх похідними з урахуванням роботи КГЕ.

Очевидно, що використання керованого гасіння потенціальної енергії опор шасі веде до різкого зменшення амплітуди переміщень центра мас, причому зі збільшенням - ступеня аеродинамічного розвантаження крила - таке зменшення особливо значне.

Використання КГЕ істотно поліпшує стійкість подовжнього руху літака при посадках. На рис. 4, а в координатах , , - показано границі прояву "козління" без застосування, а на рис. 4, б - із застосуванням КГЕ в амортизаційних системах. Аналізуючи тенденцію літака до "козління" при використанні КГЕ в основних опорах, можна констатувати, що мінімальне значення істотно підвищується при одночасному збільшенні запасу по куту відхилення руля висоти .

Четвертий розділ дисертації присвячено копровим випробуванням натурних амортизаційних систем із застосуванням і без застосування КГЕ однакової енергоємності  кДж. Експерименти підтвердили висновок про те, що опори шасі зі звичайним амортизатором (тобто без використання КГЕ) мають досить високу частку не розсіяної за посадочний удар кінетичної енергії, а введення засобів гасіння потенціальної енергії пневматиків коліс і пружності стояків на зворотних ходах амортизаційного циклу (тобто з застосуванням КГЕ) істотно зменшує нерозсіяну енергію удару, що в першу чергу веде до зменшення амплітуди коливань (Н) (див. рис. 3) і перевантажень по колесу ().

У п'ятому розділі подано методику вибору параметрів КГЕ (, і ) з умови забезпечення максимального запасу стійкості літака в допустимій області початкових параметрів посадки і зовнішніх умов впливу (Д), тобто

,	(3)
де Vx	горизонтальна швидкість при посадці;
	- збалансоване значення відхилення руля висоти;
	- гранично можливе відхилення руля висоти до межі нестійкості подовжнього руху літака при заданих параметрах посадки;
	- запас ходу руля висоти;
	- часовий фактор включення в роботу розвантажувальної камери.

З урахуванням виразу (3) у розділі досліджено зміну меж нестійкості подовжнього руху літака в площині координат , при  = const ( характеризує проміжок часу між максимумами навантаження на передню і основні опори маси), оскільки такі залежності найповніше оцінюють тенденцію літака до прояву коливань типу "козління".

Розроблена методика дозволяє при проектуванні амортизаційних систем з керованими гасителями потенціальної енергії опор шасі обґрунтовано вибирати хід поршня розвантажувальної камери (), відносний час включення її в роботу () і величину дроселювання .

У цьому розділі виконано і подано аналіз впливу керованого гасіння потенціальної енергії основних опор шасі літака Ан-140 на його посадочну дистанцію. Проаналізовано чотири варіанти посадок:

а) зі штатним виконанням опор шасі;

б) із застосуванням КГЕ в амортизаційних системах основних опор:

- із скороченим негальмівним шляхом пробігу;

- без ділянки витримування;

- з неповним вирівнюванням і без участі витримування.

У штатному варіанті пробіг складає 589 м, а повна посадочна дистанція - 863 м. У варіанті з неповним вирівнюванням і без участі витримування пробіг літака скоротився до 484 м, а повна посадочна дистанція - до 534 м. Слід зазначити, що така посадка відповідає III категорії ІКАО і на літаку Ан-140 може бути здійснена тільки з використанням КГЕ в амортизаційних системах основних опор шасі.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. У дисертації розроблено наукові основи і подано практичні рекомендації щодо проектування керованих гасителів енергії (КГЕ) в амортизаційних системах, які забезпечують усунення небезпечних тангажних коливань і стійкість подовжнього руху літака у всьому діапазоні очікуваних посадок, зниження ударних навантажень, а також скорочення посадочної дистанції літака.

2. На основі аналізу енергетичного балансу системи “планер-шасі-амортизаційні системи” сформульовано новий принцип керованого гасіння потенціальної енергії пневматиків коліс та інших пружних елементів шасі та планера літака на зворотних ходах амортизаційного циклу.

3. Розроблено нову математичну модель для оцінки перехідних процесів, що відбуваються у шасі та планері, відмітна особливість якої полягає в наявності блока диференціальних рівнянь, що відбивають вплив КГЕ на динаміку процесів при посадках літаків.

Проведений чисельний аналіз виявив істотний вплив параметрів КГЕ на перехідні процеси в першій фазі посадок, а також дозволив сформулювати основи побудови автоматичного керування гасінням потенціальної енергії пневматиків коліс, а саме:

? слідкування за поточними значеннями вертикальних прискорень точок навішення передньої і основних опор шасі, а також за перевантаженнями в цих точках;

? час включення в роботу і час відключення КГЕ коліс кожної опори окремо.

4. Експериментально, на основі копрових випробувань натурних амортизаційних систем, підтверджено таке:

а) Запровадження керованого гасіння енергії пневматиків і пружності стояків на зворотному ході амортизаційного процесу істотно зменшує нерозсіяну енергію удару. Встановлено, що в основі побудови системи лежить принцип підключення роботи камери розвантаження за умовою рівності нулю вертикальної швидкості та повного поглинання енергії удару, тобто  = 0 і  = 0. В результаті копрових випробувань визначено основні технічні вимоги до створення цих систем, а саме: гідравлічний опір витікання з розвантажувальної камери при включенні КГЕ і хід штока амортизатора при розвантаженні повинні вибиратися з умови забезпечення необхідного розсіювання енергії удару при посадці з нормованими значеннями вертикальних посадочних швидкостей.

б) "Віддача" нерозсіяної кінетичної енергії посадки відбувається протягом короткого проміжку часу на початковій ділянці зворотного ходу кліті, за який досягається максимальне значення кінетичної енергії кліті на етапі зворотного ходу. Максимум цієї енергії припадає на момент часу удару, коли навантаження на колесо стає рівним нулю. На тривалість цього проміжку часу (0,1...0,2 с) впливають вертикальна швидкість удару і величина демпфірування зворотного ходу амортизатора, збільшення яких приводить до зменшення тривалості ділянки.

в) Основні переваги амортизаційних систем з КГЕ, тобто з гасінням потенціальної енергії пневматиків коліс і пружності стояків:

- зниження коливальності процесу ударів за часом загасання коливань на 2...5 с і за величиною амплітуд переміщень і перевантажень у два і більше разів;

- зменшення циклічності навантаження при переміщеннях літака по руліжних доріжках і перевантажень другого (на 20...30%) і наступних ударів.

5. Проаналізовано використання КГЕ на посадочні характеристики літака Ан-140. При цьому виявлено, що застосування КГЕ забезпечує:

- підвищення стійкості подовжнього руху літака при посадці, що значно зменшує ймовірність виникнення ненормованих (аварійних) випадків навантаження шасі та планера і підвищує рівень безпеки посадки;

- зменшення, майже в два рази, мінімально можливих посадочних кутів атаки крила , що підвищує живучість літака в небезпечних умовах;

- зменшення пошкоджуваності планера та шасі (до 20%) при нормальних посадках;

- скорочення необхідної довжини ЗПС для посадки до 30%, тому що істотно зменшуються тривалість повітряної ділянки і довжина негальмівного шляху пробігу.

6. Установлено, що запровадження в існуючі конструкції амортизаційних систем шасі автоматичного керування гасінням потенціальної енергії пневматиків коліс не приводить до істотного ускладнення конструкції стояків і збільшує масу опор шасі до 5 %.

7. Найімовірніша область застосування шасі з керованим гасінням потенціальної енергії пневматиків коліс -- це магістральні пасажирські та транспортні літаки, що виконують посадки за III категорією ІКАО.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДБИТО В ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Толмачев Н.Г. Принципы построения управляемых амортизационных систем шасси самолетов // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков: Гос. аэрокосмический ун-т “Харьк. авиац. ин-т”. - 2000. - Вып.18. - С. 140-146.

2 Толмачев Н.Г., Волох И.Н. Экспериментальная оценка принципов гашения потенци-альной энергии пневматиков шасси при посадках самолетов // Вопросы проектирования и производства конструкции летательных аппаратов. - Харьков. -2001. - Вып. 24 (1). - С. 30-36.

3. Толмачев Н.Г. Анализ неконтролируемых продольных колебаний самолетов при посадках и их гашение способом управляемых амортизационных систем шасси // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков: Нац. аэрокосмический ун-т “Харьк. авиац. ин-т”. - 2000. - Вып. 8. - С. 118-123.

4. Толмачев Н.Г. Исследование энергетических особенностей амортизационных систем шасси при посадочных ударах // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков: Нац. аэрокосмический ун-т “Харьк. авиац. ин-т”. - 2001. - Вып. 9. - С. 82-86.

5. Рябков В.И., Волох И.Н., Толмачев Н.Г. Метод определения расчетных контактных давлений для подвижных узлов шасси по предельному значению удельной силы трения // Самолетостроение. Техника воздушного флота. - Харьков: Вища шк. 1987. - Вып. 54. - С.94-98.

6. Волох И.Н., Толмачев Н.Г., Рябков В.И. Влияние длительности наработки на изменение режимов трения в подвижных самолетных узлах // Проектирование самолетных конструкций и их соединений. Харьков: Харьк. авиац. ин-т. - 1987. - С. 21-29.

АНОТАЦІЯ

Толмачов М.Г. “Проектування керованих гасителів енергії в амортизаційних систе-мах шасі літаків”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.07.02 - проектування літальних апаратів. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”, 2001 р.

У дисертації запропоновано новий напрям проектування амортизаційних систем шасі, літаків на основі керованого гасіння потенціальної енергії передньої і основних опор шасі при посадках. Основні положення теоретичних досліджень підтверджено копровими випробуваннями натурних амортизаційних систем. Найперспективніша область застосування керованих амортизаційних систем шасі - магістральні пасажирські та транспортні літаки, які виконують посадки за ІІІ категорією ІКАО.

Ключові слова: посадка літака, шасі, амортизаційні системи, гасителі енергії, проектування.

АННОТАЦИЯ

Толмачев Н.Г. “Проектирование управляемых гасителей энергии в амортиза-ционных системах шасси самолетов”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02  проектирование летательных аппаратов. Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского "ХАИ", Харьков, 2001 г.

В работе впервые представлено новое направление проектирования управляемых гасителей энергии (УГЭ) в амортизационных системах шасси самолетов.

Реализация такого подхода для гашения части посадочной энергии самолета осуществлена путем введения в амортизационные системы специальных жидкостных разгрузочных камер, назначение которых состоит в превращении на обратных ходах амортизационного цикла потенциальной энергии опор шасси в кинематическую энергию потока жидкости.

В работе представлена новая математическая модель самолета в посадочной ситуации, содержащая блок дифференциальных уравнений, учитывающих дополнительный гистерезис энергии при работе УГЭ. Эта модель позволила в реальном времени оценить основные переходные процессы по нагрузкам, перемещениям и их производным в опорах шасси и в центре масс самолета.

Расчетным путем установлено, что использование УГЭ ведет к резкому уменьшению амплитуды перемещения центра масс самолета при посадке, причем с увеличением степени аэродинамической разгрузки крыла такое уменьшение особенно ощутимо.

Использование предложенной модели при оценке устойчивости продольного движения самолета показало, что применение УГЭ существенно влияет на границы устойчивости в посадочных ситуациях. Анализируя, например, тенденцию самолета к неконтролируемым тангажным колебаниям типа "козление", можно констатировать, что минимальное значение посадочного угла атаки крыла существенно повышается при одновременном увеличении запаса по углу отклонения руля высоты.

Обстоятельные копровые испытания натурных амортизационных систем шасси полностью подтвердили как сам принцип дополнительного гашения посадочной энергии, так и конкретные величины усилий и перемещений в опорах шасси. На основе этих исследований в работе представлена методика проектирования УГЭ, обеспечивающих приемлемые посадочные параметры.

Использование этой методики позволяет:

обеспечивать за первый посадочный удар самолета о ВПП:

а) рассеивание более 90 % посадочной кинетической энергии, что в 1,5…1,8 раза превышает гистерезис современных амортизационных систем;

б) безотрывность движения самолета по ВПП и включение тормозов на 2…5 с раньше, т.е. сокращение в два раза нетормозного пути и на 25…30% длины посадочной дистанции;

 полностью устранять неустойчивые продольные колебания типа "козление";

 снижать перегрузки в первой фазе посадки в два раза и цикличность амплитуд нагружения планера и шасси на участке послепосадочного пробега, а следовательно, и повреждаемость самолета при грубых посадках на 20% и более.

Наиболее перспективная область применения УГЭ в амортизационных системах шасси  магистральные пассажирские и транспортные самолеты, выполняющие посадки по III категории ИКАО.

Ключевые слова: посадка самолетов, шасси, амортизационные системы, гасители энергии, проектирование.

SUMMARY

Tolmachov M.G. Designing controlled dampers of aircraft landing gear shock-absorbing systems - Typescript.

Thesis to competition of an academic degree of the candidate of engineering science of 05.07.02 specialty -- aircraft design. National Aerospace University "KHAI" Named by
N. Zhukovsky. Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkov, 2001.

The aim of the thesis is to develop the new trend of shock-absorbing landing gear system design subject to controlled dissipation of potential energy of main landing gear tire as well as nose landing gear tire during backward absorbing period. The basic theoretical evidence is validated by pile-driving test of full-scale shock-absorbing systems. The challenging range of application of shock-absorbing landing gear systems is transport airliners of III ICAO Operational Performance Category

Keywords: landing, landing gear, shock-absorbing system, design.

Размещено на Allbest.ru