CC BY
15
УДК 629.73.08
ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ПРИВОДА КОЛЕСА
И. Т. Немшилова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: boxformail3@mail.ru
В данной статье рассматриваются проблемы использования колеса с аэродинамическим приводом и актуальные вопросы его применения.
Ключевые слова: аэродинамический привод колеса, проблемы использования, патент. THE ISSUES OF USING AERODYNAMIC WHEEL DRIVE IMPLEMENTATION
I. T. Nemshilova
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochiy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: boxformail3@mail.ru
In this article author considers the issues of using aerodynamic wheel drive implementation and relevant questions of its application.
Keywords: aerodynamic wheel drive implementation, the issues of using, patent.
Проблемы обеспечения безопасности ВС на посадке - одна из приоритетнейших задач авиационных конструкторов.
При посадке самолета с неподвижными колесами, имеющего определенную поступательную скорость, в момент его касания взлетной полосы появляется максимальное значение силы трения скольжения между резиной протектора и бетонной поверхностью, причем вектор силы направлен против вектора скорости. В этот экстремальный момент резина шасси подвергается значительному износу. А сами шасси испытывают максимальные тангенциальные усилия на разрыв, в результате чего существенно сокращается срок их службы, а также увеличивается вероятность выхода из строя в момент касания, что ведет к авариям.
К тому же сила трения генерирует динамический удар по консоли шасси, завершающийся так называемым капотирующим моментом.
Тенденция на увеличение скоростных режимов полета новых типов самолетов непременно увеличивает и посадочные скорости, что только усиливает вышеперечисленные негативные явления, приближая их к своему пределу. Выход из этого положения виден следующий это предварительная раскрутка колес шасси в предпосадочном полете, до скорости равной посадочной скорости самолета. Наиболее простым, надежным и экономным является использование для этой цели энергии набегающего воздушного потока, который взаимодействует со специальными дополнительными элементами на наружной поверхности колеса. Эти элементы имеют различные аэродинамические характеристики в прямом и обратном направлениях относительно набегающей струи воздуха, что и обеспечивает постоянный крутящий момент. С этой задачей справляется аэродинамический привод колеса.
В процессе посадке во время входа в глиссаду самолет выпускает шасси, и аэродинамический привод начинает раскручивать колеса до посадочной скорости самолета. В процессе взлета аэродинамический привод не оказывает какого-либо ощутимого отрицательного эффекта, так как шасси убираются при достижении высоты от 5 до 10.7 метров.
Секция «Техническая эксплуатация электросистем и авионики»
Предполагаемое изобретение содержит пневматическую шину, на боковинах которой размещаются лопасти в виде карманов постоянной геометрии из эластичного упругого материала, например резины, в том числе с предварительным напряжением. Стоит заметить, что карманы должны быть именно постоянной геометрии, так как любая подвижная неустойчивая деталь является слабым местом всей конструкции. Причем карманы имеют четырехугольную форму, продольную складку, а со стороны набегающего потока карман треугольный. Лопасти могут быть расположены также и на диске колеса, в таком случае целесообразно выполнять данные аэродинамические элементы из дюралюминия. Устройство может находиться с одной или двух сторон колеса. Благодаря разнице сопротивлений лопастей в верхней и нижней точке колеса, осуществляется вращение колеса. Причем чем выше посадочная скорость летательного аппарата, тем выше скорость вращения, что необходимо для мягкой посадки. Технология изготовления и крепления лопастей-карманов должна быть включена непосредственно в технологию изготовления шины либо в процессе ее формовки, также возможно скрепление методом вулканизации или склеивание. Но необходимо иметь в виду, что любые вмешательства в структуру шины могут повлиять на ее прочность. Таким образом, можно оснастить колесами шасси с аэродинамическим приводом любые летательные аппараты, а не только выпускаемые вновь. При использовании варианта крепления аэродинамических приводов к дискам лопасти могут прикрепляться, например, на заклепки, болты со склеиванием и т. д. Хотя плюсы использования колес с аэродинамическим приводом очевидны и актуальны, большинство конструкторских бюро почему-то не внедряют данную технологию в производство. Но прежде чем прийти к соответствующим выводам о непригодности данного изобретения, стоит рассмотреть несколько патентов на конструкцию аэродинамического привода колес вблизи. Известны конструкции колес шасси, которые в предпосадочном полете набирают необходимую скорость протектора, например с помощью двигателей. Этот вариант является самым нежизнеспособным, ведь это ведет к затратам топлива, техническим трудностям подведения трубопроводов и прочего. В других схемах имеются устройства для прижатия лопастей в сложенном состоянии при взлете и освобождения лопастей для раскручивания колеса после выпуска шасси перед посадкой летательного аппарата, например, при помощи электромагнитов и пружин. Такие устройства также слишком сложны для эксплуатации. Например, устройство для вращения колес летательного аппарата, патент России N 2001835, B 64 C 25/40.[1] Данное устройство сходно с предлагаемым выше по наличию пневматической шины и наличию лопастей на боковине шины и диске колеса. Но оно категорически отличается своей усложненной схемой. В частности применение системы плоских колец для фиксации карманов является лишь утяжелением конструкции. Также наиболее близким техническим решением является конструкция шины колеса шасси по патенту США N 2435801, кл. 244-103, 1948 г. [1] В этой шине, на ее боковых поверхностях расположены дополнительные элементы, карманы изменяемой геометрии, ограниченные сверху жесткой плоской лопаткой (терминология взята из американского патента), шарнирно прикрепленного к шине, а с боков фальцами, имеющими гофры. Но данное изобретение не получило распространения из-за ряда технических сложностей и не достижения необходимых результатов по проведенным расчетам. Так, например нечувствительность конструкции при скоростях более 50 км/ч. Но технические трудности и эксплуатационные неудобства, возникающие при реализации такого технического решения таковы, что, не смотря на повышенную безопасность приземления самолетов и при этом значительный экономический эффект, предпочтение отдается посадке самолетов всех типов без предварительной раскрутки колес шасси. Приходя к конечному выводу, можно невольно задаться вопросом, почему не используется данное изобретение? Во многих устройствах отмечается усложненность конструкции как причина неработоспособности аэродинамического привода. Если рассматривать аэродинамический привод более подробно, то можно отметить, что его следует выполнить проще. Данное изобретение должно быть простым, надежным, лаконичным, без лишних подвижных деталей. Очевидно, что возможно не применять лишних элементов, как например, пружины и электромагниты явно являющиеся лишними и. Согласно эмпирическим расчетам, площадь карманов должна составлять около 5 % от площади всего колеса, расположенной перпендикулярно потоку. В итоге можно сказать, что лишь немного трансформируя уже изобретенные модели приводов можно найти «золотую середину» для наилучшего применения их на практике.
Библиографические ссылки
1. Колесо шасси летательного аппарата с аэродинамическим приводом [Электронный ресурс]. URL.: //http://www.findpatent.ru/patent/215/2152334.html (дата обращения: 2.04.2017)
2. Житомирский Г.И. Конструкция самолетов: учебник для студентов авиационных специальностей вузов. М.: Машиностроение, 2005. 406 с.
3. Ефремов А.В. Динамика полета: учебник для студентов высших учебных заведений. М.: Машиностроение, 2011. 776 с.
© Немшилова И. Т., 2017
