CC BY
55
УДК 629.7.0678(075.8)
СОСТОЯНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ В ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ РОССИИ И.Н. Гусев1, А.А. Лодыгин2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Выполнен обзор авиационных происшествий за 2010 год и 9 месяцев 2011 года. Отмечена тенденция ухудшения показателей безопасности. Даны рекомендации по повышению уровня безопасности полетов. Ил. 4. Табл. 6. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: авиационное происшествие; катастрофа; безопасность полетов; воздушное судно; авиакомпания.
FLIGHT SAFETY STATUS IN RUSSIAN CIVIL AVIATION I.N. Gusev, A.A. Lodygin
National Research Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
A review of flight accidents through 2010 and 9 months of 2011 is performed. The article shows the trend to worsening of security indicators. The recommendations to improve the level of flight safety are given. 4 figures. 6 table. 3 sources.
Key words: flight accident; air crush; flight safety; aircraft; airline.
Авиационные происшествия (события) приносят человечеству огромный материальный ущерб: потеря дорогостоящих транспортных воздушных судов, авиационных грузов, последствия падения аварийных летательных аппаратов (ЛА) на местность (разрушение зданий и др.). Но более велики социальные потери, поскольку гибель людей - невосполнимая утрата. По числу погибших членов экипажей и пассажиров авиационные происшествия сопоставимы с крупными морскими и железнодорожными катастрофами (например, при крушении «Титаника» погибло 1200 человек). Печальный «рекорд» авиации - 583 погибших при столкновении двух самолётов «Боинг-747» в аэропорту Лос-Родеос (Канарские острова, март 1977 г.) [2].
Очевидно, что требуется принятие энергичных мер по предотвращению авиационных трагедий. Отечественный и мировой опыт свидетельствует, что предпринимаемых усилий по профилактике авиационных происшествий (АП) недостаточно. Сотни специалистов множественных структур действуют разобщённо, что подтверждается, прежде всего, систематической повторяемостью аналогичных по обстоятельствам и характеру авиационных аварий и катастроф. Фактически всего в нескольких разновидностях одних и тех же аварийных ситуаций ежегодно оказываются и гибнут десятки экипажей самолётов и вертолётов не только в разных ведомствах гражданской авиации, но и нередко в одних и тех же авиаподразделениях, лётных отрядах, авиакомпаниях. Наиболее повторяющиеся ситуации: при выполнении заходов на посадку,
особенно в сложных метеорологических условиях и при перенацеливании на другой аэродром; при столкновении с наземными препятствиями и другими воздушными судами; при сваливании ЛА и отказе авиатехники в полёте, а также (к сожалению, чаще у нас в стране) при полной выработке топлива в воздухе.
Показатели уровня безопасности полётов стали значительно ухудшаться с 1990-х годов, поскольку существовавшая единая отлаженная система подготовки лётных и инженерно-технических кадров, выпуск новых воздушных судов (ВС) нарушились. Вместо одной самой крупной авиакомпании в мире - «Аэрофлот», образовалось 387 (!) различных, крупных и мелких, авиакомпаний, большинство из которых имели 2-3 самолёта, да и те взятые в аренду. Хозяева авиакомпаний имели одну цель - извлечение прибыли. После отработки самолётами своего ресурса владельцы компании возвращали воздушные суда, взятые в аренду, и «железный ряд» простаивающих самолётов увеличивался. Никакая система тренировок лётного состава в реальном полёте не планировалась. Весь упор тренировок перешёл на тренажёры, а тренировки превратились в проверку техники пилотирования в рейсовых условиях. Безусловно, эта пагубная система не могла не сказаться отрицательно. Образовался острый дефицит лётного состава. Если ранее, до 90-х гг. ХХ в., по данным Росавиации, всеми учебными заведениями гражданской авиации Советского Союза выпускалось около 2000 пилотов, то в 2011 г. этими заведениями выпущено 30 (!) пилотов [3].
1 Гусев Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой самолетостроения и эксплуатации авиационной техники, тел: 89148771803, e-mail: Gusev(a)istu.edu
Gusev Igor, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Head of the Department of Aircraft Construction and Maintenance, tel: 89148771803, e-mail: Gusev(a)istu.edu
2Лодыгин Альберт Антонович, доцент кафедры самолетостроения и эксплуатации авиационной техники, тел: 89086636652, е-mail: bafi59(a).mail.ru
Lodygin Albert, Associate Professor of the Department of Aircraft Construction and Maintenance, tel: 89086636652, e-mail: bafi59(a).mail.ru
Требует замены стареющий парк Ту-154, Ан-24, Як-42. Однако промышленность своевременную поставку самолётов на замену не осуществляет.
Все эти недостатки отрицательно сказываются на уровне безопасности полётов.
Для примера назовём несколько крупных АП, произошедших с самолётами 1-3-го классов (взлётная масса 10 и более тонн):
- катастрофа самолёта Ту-154Б-2 ВД-85588 01.01.2011 г. в аэропорту г. Сургут (погибло 3 человека из 124 находившихся на борту);
- катастрофа самолёта Ту-134А-3 ВД-65691 20.06.2011 г. в районе аэродрома г. Петрозаводск (погибло 47 человек из 52 находившихся на борту);
- катастрофа самолёта Ан-24РВ ВД-47302 11.07.2011 г. в районе аэродрома «Стрежевой» (погибло 7 человек из 37 находившихся на борту);
- авария самолёта Ан-24РВ ВД-46561 08.08.2011 г. в аэропорту г. Благовещенск;
- катастрофа самолета Як-42Д ВД-42434 07.09.2011 г. в аэропорту г. Ярославль (погибло 44 человека из 45 находившихся на борту).
Обобщённые сведения по состоянию на 30 сентября 2011 г. выглядят следующим образом (табл. 1) [3]. Из данных, представленных в табл. 1, можно сделать вывод о сохранении тенденции увеличения числа
АП, происшедших с самолётами пассажировместимо-стью более 30 человек; только с июня по сентябрь 2011 г. произошло 14 АП. Кроме того, отмечается увеличение числа авиационных происшествий с вертолётами: в 2011 г. их произошло 8, в том числе 2 катастрофы. В табл. 2 представлена информация об авиационных происшествиях, произошедших за 9 месяцев 2011 г.
Проведенный управлением инспекции по безопасности полётов специальный анализ изменения тенденций безопасности полётов за 10-летний период позволяет сделать вывод о том, что увеличение числа авиационных происшествий по итогам 9 месяцев 2011 г. не является исключительным или характерным именно для 2011 г. Тенденция ухудшения показателей безопасности полётов была отмечена ещё в 2007 г. и получила своё продолжение в последующие годы. Об этом свидетельствуют абсолютные и относительные показатели безопасности полётов, приведённые на рис. 1 (МАП - число авиационный происшествий; Мотн АП - число АП на 100000 часов полёта).
О существовании ранее возникшей тенденции ухудшения показателей безопасности полётов свидетельствует повторяемость авиационных происшествий, обусловленных однотипными факторами.
Общие данные о состоянии безопасности полётов в коммерческой авиации за 9 месяцев 2011 г. в сравнении с аналогичным периодом 2010 г.
Таблица 1
Показатель Год Всего В том числе на
самолётах вертолётах
1-3-го классов 4-го класса 1-2-го классов 3-го класса
Авиационные происшествия
Катастрофы 2011 8 5 1 2 0
2010 2 1 0 1 0
Аварии 2011 8 1 1 5 1
2010 7 5 1 0 1
Всего 2011 16 6 2 7 1
2010 9 6 1 1 1
Число погибших при авиационных происшествиях
Всего 2011 117 112 1 4 0
2010 14 12 0 2 0
в том числе: членов экипажа 2011 24 21 1 2 0
2010 3 1 0 2 0
пассажиров 2011 93 91 0 2 0
2010 11 11 0 0 0
Число инцидентов
Всего 2011 631 560 21 47 3
2010 700 581 23 86 10
в том числе серьёзные 2011 15 12 3 0 0
2010 25 12 2 8 3
Таблица 2
Статистика авиационных происшествий с коммерческими воздушными судами _за 9 месяцев 2011 г. (по данным МТУ ВР Росавиации на 30.09.2011 г.)_
Территориальное управление Эксплуатант Класс события Тип ВС Бортовой номер Дата происшествия Число жертв (члены экипажа / пассажиры)
Эксплуатанты, имеющие сертификат на коммерческие воздушные перевозки
Тюменское МТУ ВТ ЗАО а/к «Когалымавиа» катастрофа Ту-154Б-2 ВД-85588 01.01. 0/3
ОАО а/к «ЮТэйр» авария Ми-8Т ВД-22350 05.07. 0/0
Красноярское МТУ ВТ ООО «Аэро Гео» авария Ми-8Т ВД-24436 15.03. 0/0
ООО «Аэро Гео» авария Ми-2 ВД-23222 18.06. 0/0
МТУ ВТ Центральных районов ЗАО а/к «РусЭйр» катастрофа Ту-134А-3 ВД-65691 20.06. 8/39
ЗАО а/к «Як Сервис» катастрофа Як-42Д ВД-42434 07.09. 6/38
ВосточноСибирское МТУ ВТ ЗАО «Авиакомпания «Ангара» катастрофа Ан-24РВ ВД-47302 11.07. 0/7
ООО «Авиакомпания «ИрАэро» авария Ан-24РВ ВД-46561 08.08. 0/0
Коми МТУ ВТ ГУП РК «КОМИАВИА-ТРАНС» авария Ми-8Т ВД-24278 12.07. 0/0
Уральское МТУ ВТ ЗАО «Авиакомпания «Уктус» катастрофа Ми-8Т ВД-22387 19.07. 1/0
СевероВосточное МТУ ВТ ФГУП «ЧукотАВИА» катастрофа Ми-8 ВД-24422 25.07. 1/2
Дальневосточное МТУ ВТ ООО «Авиакомпания «Авис-Амур» катастрофа Ан-12 РЛ-11125 09.08. 7/4
Южное МТУ ВТ ОАО НПК «ПАНХ» авария Ми-8МТВ ВД-25560 29.08. 0/0
Эксплуатанты, имеющие сертификат только на авиационные работы
Южное МТУ ВТ ООО «Южный авиационный центр» авария СП-30 РЛ-0060С 08.07. 0/0
СевероВосточное МТУ ВТ ООО «БИЛИБИНОАВИА» авария Ми-8Т ВД-22860 15.07. 0/0
МТУ ВТ Центральных районов АСТК«АЭРО-МИКС» катастрофа Х-32 «МИКС-2» РЛ-0642С 23.09. 1/0
За период с 1990 по 2010 гг. с ВС коммерческой гражданской авиации Российской Федерации произошло 58 АП, в том числе 34 катастрофы, связанные с нарушением метеорологического минимума при посадке.
Несмотря на общую тенденцию уменьшения числа авиационных происшествий с 2001 по 2011 г., доля АП, связанных с нарушением метеорологического минимума, увеличивается. По итогам 2010 г. по этим причинам произошло 25% всех АП с воздушными судами коммерческой авиации.
Например, наиболее тяжёлые последствия имела катастрофа самолёта Ту-134А-3 ВД-65691 авиакомпании «РусЭйр» 20.06.2011 г. в аэропорту г. Петрозаводск (погибло 47 человек), связанная с нарушением
метеорологического минимума и преждевременным снижением при посадке. Это авиационное происшествие было обусловлено исключительно недисциплинированностью и сознательными нарушениями правил полётов. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что при отсчёте бортмехаником высоты 60 м (за 8 с до столкновения самолёта с деревьями), сопровождаемого срабатыванием сигнализации «Опасная высота», командир воздушного судна сообщил: «Не вижу пока. Смотрю», но решения об уходе на второй круг не принял. По результатам расследования был сделан вывод о фактически сознательном нарушении (см. рис. 1.)экипажем самолёта требований, устанавливающих необходимость выполнить уход на второй круг при отсутствии визуального контакта с огнями
Рис. 1. Изменение абсолютных и относительных показателей безопасности полётов
взлётно-посадочной полосы (ВПП) и наземными ориентирами (рис. 2). Эта катастрофа продолжила серию происшествий с самолетами 1-3-го классов, вызванными столкновением с землей в управляемом полёте при попытке выполнения посадки в условиях хуже метеорологического минимума.
С 2007 г. по этим же причинам произошли следующие авиационные происшествия:
- 17.03.2007 г. - катастрофа самолёта Ту-134 в аэропорту «Курумоч» (г. Самара);
- 26.10.2009 г. - катастрофа самолёта Бае-125 в аэропорту г. Минск;
- 24.01.2010 г. - авария самолёта Ту-154М в аэропорту г. Мешхед (Иран);
- 22.03.2010 г. - авария самолёта Ту-204 в аэропорту «Домодедово» (г. Москва);
- 02.08.2010 г. - катастрофа самолёта Ан-24РВ в аэропорту г. Игарка.
В этот список также можно включить и аварию самолёта Ан-24 в аэропорту г. Благовещенск, вызванную посадкой вне ВПП после захода в условиях ограниченной видимости и сильных ливневых осадков.
Анализ причин этих авиационных происшествий позволяет сделать следующие выводы:
а) все перечисленные авиационные происшествия происходили в условиях, когда остаток топлива на борту ВС был более чем достаточный для выполнения полёта на запасной аэродром;
б) во всех случаях экипаж ВС продолжал снижение ниже высоты принятия решения (минимальной высоты снижения), не имея визуального контакта с наземными ориентирами;
в) наличие в аэропорту точной системы посадки не позволило предотвратить отклонение от курса посадки и преждевременное снижение;
г) недостоверная информация о погодных условиях;
д) недостатки профессиональной подготовки командира и второго пилота для выполнения посадки по предельному метеоминимуму.
Подобные АП свидетельствуют о неудовлетворительной организации лётной работы в авиакомпании, об отсутствии контроля над лётным составом со стороны командно-руководящего состава авиакомпании. При этом необходимо учитывать, что все нормативные, методические, технические, информационные и другие документы по предотвращению таких нарушений уже выпущены, поэтому повторение нарушений расценивается Росавиацией как неспособность руководства авиакомпании обеспечить соблюдение сертификационных требований.
Как видно из приведённых в табл. 3 данных об уровне профессиональной подготовки членов экипажа самолета Ту-134, их опыт был достаточным для выполнения полётов и не должен был повлиять на принимаемые ими решения.
Таблица3
Аналогичное АП произошло в августе 2010 г. в аэропорту г. Игарка с самолётом Ан-24 авиакомпании «КАТЭКАВИА» (погибло 12 человек) при выполнении захода на посадку в условиях хуже метеорологических минимумов аэродрома и разрешённого допуска командира воздушного судна для захода на посадку по обычной системе полёта (ОСП). Причиной катастрофы явилось непринятие экипажем своевременного решения об уходе на второй круг и снижении самолёта ниже установленной минимально безопасной высоты (100 м) при отсутствии надёжного визуального контакта с огнями приближения и огнями ВПП. Это и привело к столкновению самолёта с деревьями и землей в управляемом полёте. Как видно из табл. 4, опыт выполнения полётов членов экипажа также не мог привести к ошибкам при выполнении посадки в сложных метеоусловиях. Допущенные экипажем нарушения при выполнении снижения вне видимости наземных ориентиров могут свидетельствовать об их неоправданной самоуверенности.
Таблица 4 Квалификационная характеристика членов экипажа самолёта Ан-24 ЯА-46524
Экипаж ВС Налёт часов
общий на самолёте данного типа в качестве командира ВС
Командир 17250 14205 12664
Второй пилот 5838 2670 -
Бортмеханик 2285 285 -
Авиационному происшествию способствовали недостатки в метеорологическом обеспечении данного полёта:
- неоправдавшийся прогноз погоды по высоте нижней границы облаков, видимости и туману;
- неточная информация о фактической погоде на глиссаде снижения в районе ближнего привода маркерного радиомаяка (БПРМ), переданная экипажу за 40 минут до авиационного происшествия.
Своевременная реализация рекомендаций по совершенствованию метеообеспечения полётов, разработанных комиссией по расследованию катастрофы самолёта Ту-134А РА-65021, произошедшей в аэропорту «Курумоч» г. Самары 17 марта 2007 г., могла бы предотвратить катастрофу самолёта АН-24РВ РА-46524 авиакомпании «КАТЭКАВИА».
О том, что большой опыт выполнения полётов не всегда является показателем способности членов экипажа обеспечить безопасность полётов, свидетельствует катастрофа самолёта Ту-154М РА-85744 авиакомпании «Авиалинии Дагестана» в аэропорту «Домодедово» 4 декабря 2010 г. (погибло 2 человека) (табл. 5).
Таблица 5
Квалификационная характеристика членов
экипажа самолёта Ту-154М ИА-85744
Экипаж ВС Налёт часов
общий на самолёте данного типа в качестве командира ВС
Командир 17384 10000 7997
Второй пилот 3111 1150 -
Бортмеханик 8699 2790 -
Штурман 3400 1697 -
При возникшей в полёте ситуации - выключении двух двигателей, члены экипажа растерялись. Возможность снизиться до высоты менее 4000 м и выполнить горизонтальный полёт с целью подготовки к посадке, а также произвести запуск хотя бы одного из двух выключенных двигателей, экипажем не рассматривалась. В результате этого ситуация из сложной переросла в катастрофическую.
Данное авиационное происшествие также свиде-
Квалификационная характеристика
членов экипажа самолёта Ту-134 ЯА-65691
Экипаж ВС Налёт часов
общий на самолёте данного типа в качестве командира ВС
Командир 8501 3158 1627
Второй пилот 2846 1099 -
Бортмеханик 11231 2494 -
Штурман-инструктор 13699 13464 -
тельствует о крайне низком уровне тренажёрной подготовки экипажей самолётов отечественного производства. На данный момент наиболее качественно тренажёрную подготовку можно проходить только на комплексном тренажёре самолёта Ту-154 в учебно-тренировочном центре (УТЦ) авиакомпании «Аэрофлот». Однако многие авиакомпании, в том числе «Авиалинии Дагестана», этой возможностью не пользуются.
По итогам 9 месяцев 2011 г. произошло увеличение числа авиационных происшествий с вертолётами. В 2011 г. из 7 авиационных происшествий 2 закончились катастрофами, приведшими к гибели 4 человек. При этом нужно отметить, что происшествия происходили с вертолётами, командиры которых имели необходимый опыт полётов (табл. 6).
По предварительным результатам расследований авиационных происшествий, происшедших в 2011 г., можно сделать вывод о том, что большинству из них способствовала недооценка членами экипажа фактических условий полёта, а также излишняя самоуверенность командиров вертолётов. Например, при расследовании аварии вертолёта Ми-8Т авиакомпании «Аэро Гео» 15.03.2011 г. в районе г. Красноярск, происшедшей при выполнении тренировочного полёта с имитацией отказа (дросселированием) одного двига-
теля, установлено, что пилот-инструктор принял решение показать выполнение посадки с висения при имитации отказа двигателя на высоте 20 м, чем были нарушены требования программы подготовки лётного состава и руководство по лётной эксплуатации вертолёта Ми-8Т. Это в дальнейшем привело к ошибкам в пилотировании и грубому приземлению с опрокидыванием на правый борт. Аналогичные нарушения, связанные с отступлением от требований программы тренировочного полёта с имитацией отказа двигателя, привели к аварии вертолёта ЛБ-350В2 авиакомпании «Баркол», происшедшей 19.04.2010 г. в Московской области.
Способность безопасно выполнять полёты в усложнённых условиях (ночью или в сложных метеоусловиях) характеризуется профессиональными навыками пилота (рис. 3, где Мпог - число погибших).
О том, что большой общий налёт у командира вертолёта не всегда является показателем его готовности безопасно завершить полёт, свидетельствует то обстоятельство, что у командиров, имевших общий налёт более 7000 часов, за период с 2001 г. произошло 62% авиационных происшествий. По сравнению с предыдущим 10-летним периодом (с 1991 по 2001 гг.) этот показатель даже незначительно увеличился (рис. 4).
Таблица 6
Профессиональный уровень командиров вертолётов, с которыми в 2011 г. произошли авационные _происшествия_
Дата происшествия, тип вертолёта, бортовой номер Обстоятельства происшествия Налёт часов
общий на самолёте данного типа в качестве командира ВС
15.03.2011 г.; Ми-8Т; ВД-24436 При тренировке по действиям при отказе двигателя грубое приземление 9450 9450 5450
18.06.2011 г.; Ми-2; ВД-23222 При взлете с площадки ограниченных размеров столкновение с препятствием 10553 8226 8226
05.07.2011 г.; Ми-8Т; ВД-22350 При висении опрокидывание на бок 3908 3908 898
12.07.2011 г.; Ми-8Т; ВД-24278 При висении задел лопастями РВ дерево 10000 2447 2447
15.07.2011 г.; Ми-8Т; ВД-22860 После взлета появление дыма в салоне с последующим пожаром 6591 6572 2907
19.07.2011 г.; Ми-8Т; ВД-22387 При полете в СМУ столкновение РВ с землей 7447 7447 1270
25.07.2011 г.; Ми-8Т; ВД-24422 При посадке столкновение с землей 16100 15328 12382
29.08.2011 г.; Ми-8МТВ; ВД-25560 При посадке грубое приземление с опрокидыванием на бок 7277 4703 996
Рис. 3. Абсолютные показатели безопасности полётов на вертолётах
% АП
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% а)
Общий налет командиров вертолетов, допустивших АП
62%
■ 1991-2001 584
■ 2001 - 2011
25%
_ 20%
13% 1«%
1% 0% 3% 3%
1501-3000 3001-5000 5001-7000
Налет, час.
Налет в качестве КВС на типе вертолета
28% " 1991" 2001 __ ■ 2001 -2011
17%
7001 и более
б)
1501-3000 3001-5000 5001-7000 7001 и более
Налет, час.
Рис. 4. Процентное соотношение числа авиационных происшествий и налёта часов: а - общего; б - в качестве командира ВС
Профессиональные навыки командира вертолёта может характеризовать только налёт в должности -большинство происшествий происходило с командирами, имевщими налёт до 1500 часов. С увеличением количества часов самостоятельного налёта в качестве командира ВС вероятность ошибок, приводящих к авиационному происшествию, уменьшается. Следовательно, правильный выбор кандидатов и их своевременный ввод в строй в качестве командиров, даёт им возможность увеличить свой самостоятельный налёт, позволяет снизить риск авиационных происшествий.
В качестве мероприятий по повышению уровня безопасности полётов ВС гражданской авиации предлагается подготовку лётного и инженерно-
технического персонала осуществлять по схеме, действовавшей до 1990 г., с систематической переподготовкой при УТЦ, высших и средних учебных заведениях гражданской авиации России. Это возможно только при создании крупных авиакомпаний федерального и регионального уровней, имеющих достаточные финансовые средства на подготовку кадров и на обновление и поддержание парка воздушных судов. На наш взгляд, количество федеральных авиакомпаний должно быть в пределах от 8 до 10 (по количеству федеральных округов) и региональных - в пределах 20-25. Решение этой задачи возможно только на государственном уровне и при финансовой поддержке государства.
Библиографический список
1. Надёжность авиационной техники и безопасность полё- 2. Танерифе: трагедия на земле [Электронный ресурс]. Ре-тов: учеб. пособие / С.И. Снисаренко, В.С. Геращенко, Е.Г. жим доступа: http://drink.nov.ru/senc/senc_63.shtml Подружин, В.М. Степанов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. 3. Форум авиаторов [Электронный ресурс]. Режим доступа: 228 с. http://forum.interactiveavia.ru/forum/topic/1213/
УДК 629.113.004
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА С ДЕФОРМИРУЮЩЕЙСЯ ГРУНТОВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
А.В. Захаренко1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проанализировано взаимодействие автомобильного колеса с деформирующейся поверхностью. Предложены зависимости для расчета коэффициентов трения качения и сопротивления качению ведущего и ведомого колес. Ил. 3. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: колесо; деформация; сопротивление качению; сдвигающие усилия.
INTERACTION OF A VEHICLE WHEEL AND AN UNPAVED DEFORMABLE SURFACE UNDER OPERATION A.V. Zakharenko
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article analyzes the interaction of a vehicle wheel and a deformable surface. It proposes dependencies for calculating the coefficients of rolling friction and rolling resistance of the driving and driven wheels. 3 figures. 7 sources.
Key words: wheel; deformation; rolling resistance; shear thrusts.
Движение автомобиля по деформирующейся поверхности является важной составной частью его эксплуатации при выполнении различных транспортных операций в условиях недостаточного развития дорожной сети. Эксплуатационные характеристики автомобиля напрямую зависят от особенностей взаимодействия его колёс с опорной поверхностью.
Исследованию этой проблемы посвящено немало работ, достаточно упомянуть труды таких выдающихся ученых, как академик А.Ю. Ишлинский, профессоры Н.А. Ульянов, Л.А. Гоберман, М.А. Петров, В.В. Гуськов, Н.Я. Хархута. И тем не менее остаются без ответа некоторые вопросы. Например, в какой точке к движущемуся колесу приложена горизонтальная составляющая реакции деформирующегося грунта, определяющая сопротивление движению автомобиля? Как это связано с конструкцией колеса, его параметрами и свойствами материала, по которому осуществляется движение?
Как показывают наблюдения, движение колеса по рыхлому материалу сопровождается активным волнообразованием. Известно, что наибольшее волнообразование свойственно ведомому колесу и значительно меньше - ведущему. Взаимодействие колес и деформируемого материала показано на рис. 1, поверхность принимается горизонтальной, а движение колеса равномерным. Для упрощения рассуждений рассмотрим
сначала взаимодействие медленно движущегося жесткого колеса с деформируемым материалом, а затем распространим эти результаты на работу пнев-мошины. На поверхность материала со стороны колёс действуют нормальные нагрузки P^ P2, обеспечивающие его деформацию, а также горизонтальные толкающие и тяговые усилия Т1, Т2. Эти силы вызывают реакцию материала, которая может быть представлена в виде вертикальных RN1, RN2 и горизонтальных составляющих F1, F2. Реактивным составляющим F1, F2 со стороны колёс будут противодействовать горизонтальные силы F1, F 2 , которые и вызывают волнообразование. Причем у ведомого колеса F ^ направлена в сторону его движения на рыхлый материал, обладающий малой сдвигоустойчивостью, а у ведущего F 2 — на уже уплотненный, сдвигоустойчивый материал. Поэтому волнообразование максимально перед ведомым колесом и значительно меньше перед ведущим. Так механизм уплотнения и волнообразования поясняет Н.Я. Хархута [1].
Однако ощутимое волнообразование существует и перед ведущим колесом. Чем оно вызывается? Горизонтальные усилия Т1 и Т2 распределены по дугам контакта колес с деформируемым материалом неравномерно. В точках начала контакта А1 и А2 направление действия нагрузок Т cos р, и Т2cos р2 не совпадает с горизонталью, поэтому в волнообразовании
1Захаренко Анатолий Владимирович, доктор технических наук, профессор кафедры строительных, дорожных машин и гидравлических систем, тел.: 89148849742.
Zakharenko Anatoly, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Construction, Roadmaking Machinery and Hydraulic Systems, tel.: 89148849742.
