ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2020
Просмотров: 218
Скачиваний: 2
КР
-
11
-
1
2/94
Георгий
ДОРФМАН
ПОГОВОРИМ
О
ШАССИ
Анализ
деятельности
начинающих
самодельщиков
свидетельствует
о
том
,
что
наибольшее
внимание
они
уделяют
аэродинамике
-
подъемной
силе
,
скоростям
,
устойчивости
и
напрочь
забывают
:
перед
валетом
самолет
должен
разбежаться
по
земле
!
Шасси
отводят
второстепенное
значение
.
В
результате
появляются
самолеты
,
которые
могли
бы
летать
,
если
могли
бегать
.
Сегодня
мы
как
раз
и
хотим
поговорить
о
шасси
...
Выбор
схемы
Отбросив
экзотику
,
можно
уверенно
сказать
,
что
в
легкой
авиации
всего
две
основные
схемы
шасси
:
а
)
трех
точечная
с
носовой
опорой
,
б
)
трех
точечная
с
хвостовой
опорой
(
или
костылем
).
До
войны
преобладала
схема
с
хвостовой
опорой
,
затем
постепенно
вышла
вперед
схема
с
носовой
опорой
,
как
более
прогрессивная
.
Шасси
с
хвостовой
опорой
,
однако
,
не
кануло
в
историю
и
применяется
до
сих
пор
.
Окончательный
выбор
схемы
остается
за
конструктором
.
Автор
составил
таблицу
№
1
,
в
которой
знаком
«
плюс
» (+)
обозначены
преимущества
,
а
знаком
«
минус
» (-) -
недостатки
этих
схем
.
Казалось
бы
,
достоинства
шасси
с
хвостовой
опорой
неоспоримы
,
но
...
Попробуем
разобраться
подробнее
.
Условимся
,
что
мы
делаем
самолет
нормальной
схемы
с
тянущим
винтом
.
1
.
Рассчитаем
нагрузки
,
приходящиеся
на
носовую
и
хвостовую
опоры
:
Очевидно
,
что
передняя
нога
испытывает
гораздо
большие
нагрузки
,
чем
костыль
.
Соответственно
,
для
погашения
больших
нагрузок
нужна
хорошая
амортизация
,
в
то
время
как
даже
маленький
хвостовой
«
дутик
»
может
и
без
амортизатора
поглотить
всю
эту
работу
.
Кроме
того
,
из
условий
проходимости
передний
пневматик
желательно
сделать
более
крупным
.
Масса
опоры
еще
более
возрастает
.
Заведомо
большее
лобовое
сопротивление
передней
ноги
усугубляется
еще
и
тем
,
что
она
располагается
в
носовой
части
самолета
,
где
находится
главный
источник
сопротивления
.
Костыль
элементарно
компонуется
в
практически
пустом
хвосте
,
а
переднюю
стойку
из
условий
управляемости
и
нагружения
выгодно
располагать
поближе
к
носу
,
как
раз
там
,
где
уже
стоит
мотор
,
моторама
,
радиаторы
,
баки
,
управление
и
пр
.
Попробуйте
нарисовать
носовую
стойку
к
самолету
с
мотором
«
Вальтер
»,
расположив
ее
в
районе
противопожарной
перегородки
и
впереди
,
под
мотором
.
В
первом
случае
получим
элементарную
мотораму
и
простую
,
но
сильно
нагруженную
стойку
и
минимальную
базу
шасси
,
что
приводит
к
продольной
раскачке
самолета
на
земле
.
Во
втором
случае
база
растет
,
нагрузки
падают
,
но
крепление
стойки
к
мотораме
или
отдельной
стержневой
пирамиде
,
идущей
в
обход
мотора
,
превращается
в
немалую
головную
боль
для
конструктора
и
потерю
пробитого
стойкой
при
грубой
посадке
мотора
-
для
эксплуатационника
.
Оппозитные
«
Лайкоминги
»,
звездообразные
М
-
1
4
эту
проблему
не
облегчают
.
Видимо
,
эти
и
другие
соображения
заставили
конструкторов
применять
весьма
«
фигуристую
»
рессорную
стойку
,
что
установлена
на
американском
«
Янки
»,
питерском
«
Дельфине
»,
самарском
«
Лице
-
ре
».
Если
взлетно
-
посадочные
скорости
велики
или
конструкция
стойки
неудачна
,
возможно
возникновение
колебаний
«
шимми
»,
требующих
установки
демпферов
.
При
взлете
и
посадке
неопытный
пилот
может
«
передрать
»
машину
и
чиркнуть
хвостом
по
земле
.
При
носовой
стойке
сзади
придется
установить
дополнительную
предохранительную
опору
.
Пилоты
,
летавшие
на
старых
самолетах
,
считают
,
что
проходимость
по
снегу
,
рыхлому
грунту
с
носовой
стойкой
хуже
-
она
намертво
«
закапывается
»
в
грунт
,
тогда
как
самолет
с
хвостовой
опорой
еще
может
взлететь
.
Кроме
того
,
при
повреждении
хвостовой
опоры
самолет
можно
посадить
с
минимальными
повреждениями
,
а
сломанная
передняя
нога
оставляет
мало
шансов
избежать
серьезной
аварии
.
На
этом
преимущества
данной
схемы
кончаются
.
Очевидно
,
что
преимущества
эти
в
основном
конструктивного
плана
.
Теперь
-
о
достоинствах
схемы
с
носовой
стойкой
.
Для
начала
попробуем
сесть
в
кабину
самолета
с
хвостовой
опорой
,
например
,
Як
-55
или
Су
-26
М
.
Задранный
кверху
нос
самолета
лишает
пилота
обзора
вперед
.
На
рулении
и
начальной
стадии
взлета
,
когда
требуется
высокая
осмотрительность
,
летчик
не
видит
,
что
творится
впереди
.
Поэтому
сломанных
винтов
неисчислимое
количество
.
Любой
выроненный
вами
болт
или
незаметно
выпавший
из
кармана
предмет
,
типа
ключей
,
монет
и
пр
.
норовит
немедленно
укатиться
в
хвост
,
поближе
к
проводке
управления
,
чтобы
в
самый
неподходящий
момент
заклинить
ее
.
На
Як
-
1
8T
с
носовой
стойкой
проблем
с
обзором
и
посадкой
не
возникает
.
Главным
и
,
пожалуй
,
решающим
недостатком
самолетов
с
хвостовой
опорой
является
их
неустойчивость
при
движении
по
земле
.
На
разбеге
разница
между
силой
тяжести
самолета
G
и
подъемными
силами
крыла
Ркр
.
и
горизонтального
оперения
Рго
воспринимается
основными
опорами
,
относительно
которых
осуществляется
балансировка
самолета
(
хвост
поднят
).
При
движении
реактивный
момент
винта
,
боковой
ветер
,
неровности
аэродрома
вызывают
разворот
самолета
вокруг
центра
масс
,
а
образующиеся
при
этом
на
основных
стойках
силы
трения
Рго
создают
относительно
ЦМ
дестабилизирующий
момент
Мд
,
который
стремится
еще
более
развернуть
самолет
.
Явление
«
циркуля
»,
когда
самолет
чертит
хвостом
фигуру
,
близкую
к
окружности
,
на
машинах
без
тормозов
наблюдалось
довольно
часто
.
Оно
сопровождалось
сносом
шасси
,
винта
,
поломкой
костыля
и
внешнего
крыла
.
Если
самолет
достаточно
крупный
и
длиннохвостый
(
Як
-
1
2, «
Цессна
», «
Вильга
»),
с
этим
недостатком
можно
справиться
.
Но
чем
самолет
короче
и
миниатюрней
,
тем
большего
внимания
и
мастерства
пилота
он
требует
.
Достаточно
вспомнить
таких
«
коротышек
»,
как
знаменитые
И
-5,
И
-
1
5,
И
-
1
6,
за
которыми
в
воздухе
и
на
земле
требовался
глаз
да
глаз
.
Подставим
в
формулу
нагрузки
на
костыль
несколько
разных
значений
длины
хвоста
при
одном
и
том
же
выносе
основных
стоек
,
можно
убедиться
,
что
чем
короче
хвост
,
тем
больше
нагрузка
на
костыль
и
иной
раз
авиетке
приходится
отрываться
от
трех
точек
,
что
заставляет
усиливать
хвост
и
амортизацию
костыля
.
Несколько
ослабить
явление
хронической
неустойчивости
схемы
может
придание
колесам
развала
2 - 4°,
так
как
образующаяся
в
одной
из
опор
сила
трения
действует
против
разворота
(
рис
. 4).
Платой
за
повышение
устойчивости
на
пробеге
станет
повышенный
износ
пневматиков
и
увеличение
длины
разбега
из
-
за
большего
трения
.
Хвостовые
опоры
могут
быть
самоориентирующимися
,
но
чем
меньше
самолет
,
тем
желательнее
управляемый
костыль
или
самоориентирующийся
с
фиксацией
нейтрального
положения
.
Вследствие
перечисленных
недостатков
взлетно
-
посадочные
скорости
для
военных
самолетов
были
ограничены
до
1
50
км
/
ч
,
для
сельскохозяйственных
-
до
90
км
/
ч
,
для
«
малышей
»
не
стоит
переходить
за
75
км
/
ч
.
Посадочные
скорости
при
носовой
опоре
можно
не
ограничивать
,
так
как
при
действии
возмущений
,
когда
летательный
аппарат
разворачивается
на
угол
β
,
в
передней
самоориентирующейся
опоре
не
возникает
сила
трения
Рг
.
п
.,
а
сила
трения
Рт
.
о
.,
появляющаяся
в
основных
стойках
,
создает
относительно
ЦМ
самолета
стабилизирующий
момент
Мст
.=
Рго
××××
l sin
ββββ
,
стремящийся
вернуть
самолет
в
прежнее
положение
.
При
посадке
с
завышенной
скоростью
с
костылем
на
две
точки
самолет
,
ударившись
о
полосу
,
стремится
опустить
хвост
(
так
как
основные
стойки
находятся
перед
ЦМ
),
угол
атаки
крыла
быстро
возрастает
,
подъемная
сила
растет
,
и
самолет
подскакивает
в
воздух
,
но
скорость
гаснет
,
и
он
,
парашютируя
,
«
плюхается
»
на
полосу
.
За
сходство
поведения
самолета
с
брыкающимся
козлом
явление
получило
название
«
козел
».
При
схеме
с
носовой
стойкой
основные
колеса
расположены
позади
ЦМ
,
и
самолет
стремится
опустить
нос
и
уменьшить
угол
атаки
.
При
носовой
стойке
торможение
проблем
не
вызывает
.
С
костылем
раннее
или
резкое
торможение
способствует
опрокидыванию
самолета
на
нос
и
,
далее
,
на
спину
.
После
такой
посадки
ремонтировать
приходится
мотор
,
винт
,
капот
и
оперение
.
С
точки
зрения
безопасности
при
капотировании
,
бипланы
и
высокопланы
являются
более
предпочтительными
из
-
за
мощного
кабана
под
верхним
крылом
,
защищающего
экипаж
.
У
низкопланов
имеет
смысл
усилить
каркас
фонаря
и
заголовника
.
Для
уменьшения
риска
капотирования
на
крупных
машинах
увеличивали
угол
выноса
основных
стоек
(Me-
1
09, FW-
1
90
и
др
.).
Однако
на
авиетке
это
может
ощутимо
перегрузить
хвост
(
известны
случаи
,
когда
не
очень
жесткий
хвост
начинал
буквально
«
вилять
»,
доставляя
пилоту
СЛА
тему
для
размышлений
о
пользе
носовой
стойки
).
Кроме
того
,
невозможность
раннего
торможения
увеличивает
пробег
.
Сами
тормоза
должны
находиться
на
основных
колесах
шасси
.
На
многих
дельтапланах
тормоз
располагается
на
носовом
колесе
.
Делать
это
нежелательно
по
следующим
причинам
:
а
)
если
в
момент
торможения
колесо
хоть
немного
повернуто
,
то
это
приводит
к
энергичному
кувырку
через
бок
;
б
)
скорости
самолетов
обычно
больше
,
чем
у
дельтапланов
,
и
единственный
тормоз
качественное
торможение
не
обеспечит
;
в
)
на
испытаниях
саратовской
авиетки
при
выполнении
пробежки
с
поднятым
носовым
колесом
самолет
перевалился
на
хвостовую
предохранительную
опору
из
-
за
малого
выноса
основных
стоек
шасси
,
и
опускать
нос
не
пожелал
,
так
как
эффективность
воздушных
рулей
была
еще
мала
.
В
результате
на
скорости
50
км
/
ч
авиетка
потеряла
и
управление
,
и
тормоза
.
От
аварии
автора
спасла
длинная
и
широкая
бетонка
,
которой
у
большинства
самодельщиков
нет
.
При
тормозах
в
основных
колесах
мягкое
нажатие
на
тормозную
гашетку
вернуло
бы
самолет
в
нормальное
положение
.
Рис
.
2.
Шасси
самолета
"
Дельфин
".
Материал
стоек
-
Сталь
65
Г
.
ВЫБОР
ПАРАМЕТРОВ
Для
шасси
с
носовой
стойкой
надо
стремиться
к
тому
,
чтобы
база
шасси
b
составляла
0,3...0,4
длины
фюзеляжа
,
однако
таких
параметров
проще
добиться
на
«
Боинге
»,
чем
на
авиетке
.
Практически
можно
получить
базу
b=0,2...0,28L
ф
для
самолетов
с
толкающим
винтом
.
При
базе
менее
0,25L
ф
серьезной
раскачки
в
вертикальной
плоскости
не
избежать
,
особенно
на
плохой
полосе
и
со
слабой
или
наоборот
,
слишком
жесткой
амортизацией
.
При
базе
менее
0,2L
ф
и
расположении
пилота
и
полезной
нагрузки
перед
ЦМ
самолет
при
покидании
пилотом
кабины
может
опрокинуться
на
хвост
.
На
огромном
Ил
-62
пришлось
ставить
четвертую
ногу
шасси
,
а
самодельщику
лучше
избежать
этого
на
стадии
проектирования
.
Желательно
,
чтобы
нагрузка
,
приходящаяся
на
переднюю
опору
,
лежала
между
1
0
и
1
5% G
пол
.,
отсюда
вынос
основных
опор
за
ЦТ
1
=(0,
1
...0,
1
5)
а
.
При
меньших
-
хуже
управляемость
с
помощью
поворота
переднего
колеса
,
при
больших
-
трудно
оторвать
переднюю
стойку
при
взлете
.
Часто
встречается
перегруз
передней
нога
до
30%,
однако
пилоты
не
жалуются
на
ухудшение
работы
шасси
.
Колея
шасси
В
составляет
0,
1
5...0,3
L
к
p,
причем
меньшие
значения
-
для
крыла
с
большим
удлинением
,
большие
-
для
самолетов
,
управляемых
на
земле
за
счет
дифференциального
затормаживания
колес
.
Величиной
В
определяется
также
возможность
бокового
опрокидывания
самолета
относительно
линии
,
соединяющей
носовое
и
одно
из
основных
колес
(
см
.
рис
.5).
Боковое
капотирование
не
произойдет
,
если
опрокидывающий
момент
от
сил
трения
колес
о
землю
будет
меньше
восстанавливающего
момента
,
что
и
происходит
при
:
где
µµµµ
- 0,85 -
коэффициент
трения
,
h
-
высота
ЦТ
.
Подставив
свои
данные
в
формулу
,
вы
можете
получить
очень
большую
колею
.
Условий
нагружения
шасси
,
соответствующих
расчетному
идеальному
случаю
,
на
практике
довольно
трудно
достичь
,
поэтому
для
большинства
самолетов
отношения
=
b
B
0,7...
1
,2
вполне
достаточно
.
В
любом
случае
желательно
,
чтобы
В
>
1
,2
м
.
Допуская
ряд
мелких
и
по
отдельности
неопасных
отклонений
,
можно
добиться
,
что
шасси
перестанет
выполнять
свои
функции
.
Уже
упомянутая
авиетка
СНГ
в
первом
варианте
имела
тормоз
от
мопеда
в
переднем
управляемом
колесе
с
завышенными
углами
отклонения
(±
1
5°),
колею
В
=
1
,2
м
при
размахе
9,5
м
и
высокий
ЦТ
из
-
за
высокопланной
схемы
с
расположением
мотора
перед
крылом
.
Амортизаторы
,
взятые
от
мотороллера
,
находились
в
положении
неустойчивого
равновесия
.
Любой
боковой
порыв
ветра
заставлял
их
обжиматься
.
При
рулении
порыв
ветра
8..
1
0
м
/
с
поддул
под
крыло
,
самолет
накренился
,
пилот
нажал
на
тормоз
,
чтобы
не
чиркнуть
консолью
и
...
самолет
на
скорости
1
0…
1
5
км
/
ч
медленно
стал
на
нос
и
упал
на
спину
...
После
доводки
амортизаторы
были
заменены
жесткими
стойками
,
углы
отклонения
переднего
колеса
уменьшили
до
±5°,
изменен
вынос
стоек
,
и
самолет
повел
себя
на
земле
выше
всяких
похвал
.
При
полностью
обжатой
амортизации
величина
зазора
между
элементами
конструкции
и
землей
должна
быть
не
менее
1
50...200
м
.
Соблюдение
этого
важного
правила
на
очень
меленьких
самолетах
приводит
к
некоторой
«
ходульности
»
шасси
,
но
для
облегчения
эксплуатации
приходится
жертвовать
эстетикой
.
Статистика
показывает
,
что
маленькая
гармоничная
авиетка
получается
низенькой
,
расстояния
от
земли
до
винта
, «
живота
»,
крыла
-
малы
,
и
случайные
кочки
,
кустики
и
другие
помехи
,
в
изобилии
встречающиеся
на
импровизированных
любительских
аэродромах
,
становятся
опасными
.
С
точки
зрения
эксплуатационной
и
ремонтной
пригодности
для
полетов
,
производимых
неопытными
пилотами
и
учениками
с
неподготовленных
площадок
,
лучше
всего
подходят
высокопланы
с
носовой
стойкой
,
крупными
колесами
и
удаленным
от
земли
винтом
.
Примером
может
служить
«
Махаон
»
из
Саранска
, «
Медвегалис
»
и
другие
СЛА
.
Р
ИС
.3.
Схема
образования
дестабилизирующего
момента
Мд
(
хвост
поднят
).
Рис
4
Схема
развала
колес
в
плане
Таблица
№
1
Оцениваемый
параметр
Схема
с
носовой
опорой
Схема
с
хвостовой
опорой
1
.
Конструктивная
сложность
-
+
2.
Масса
-
+
3.
Лобовое
сопротивление
-
+
4.
Удобство
компоновки
-
+
5.
Демпфирование
колебаний
«
шимми
»
-
+
6.
Наличие
дополнительной
хвостовой
опоры
-
+
7.
Проходимость
-
+
8.
Обзор
в
посадочной
конфигурации
+
-
9.
Устойчивость
разбега
-
пробега
+
-
1
0.
Возможность
«
козла
»
+
-
11
.
Удобство
посадки
пилота
в
посадочной
конфигурации
+
-
1
2.
Применение
тормозов
при
пробеге
+
-
1
3.
Допустимые
максимальные
V
взл
.
и
Vnoc.
+
-
1
4.
Возможность
посадки
со
сломанной
носовой
или
хвостовой
опорой
-
+
1
5.
Сложность
переучивания
летного
состава
на
альтернативную
схему
.
-
+
6(+)
9(+)
Сложность
переучивания
летного
состава
на
разные
схемы
шасси
.
НОСОВАЯ
ОПОРА
ХВОСТОВАЯ
ОПОРА
>
ХВОСТОВАЯ
ОПОРА
НОСОВАЯ
ОПОРА
что
многократно
подтверждено
опытом
(
например
,
переучивание
Аргентинских
летчиков
на
Су
-29).
Рис
.5.
Параметры
шасси
с
носовой
опорой
ШАССИ
.
ВЫБОР
ПАРАМЕТРОВ
Хуже
всего
приходится
низкопланам
и
бипланам
с
хвостовой
опорой
.
Первая
авиетка
автора
-
крохотный
биплан
имела
при
горизонтальном
положении
фюзеляжа
зазор
между
нижним
крылом
и
землей
0.7
м
,
но
в
посадочной
конфигурации
почти
ползала
«
брюхом
»
по
земле
и
собирала
крылом
,
закрылками
и
оперением
всю
траву
,
камни
и
прочий
хлам
,
летевший
из
-
под
колес
.
Наличие
хвостовой
опоры
при
очень
коротком
фюзеляже
приводило
к
резким
неуправляемым
заносам
хвоста
(«
циркуль
»),
причем
страдало
не
шасси
,
а
законцовки
крыла
и
элероны
,
немедленно
цеплявшие
землю
.
Свехоблегченная
авиетка
«
Авось
»
конструкции
пугачевского
умельца
Ю
.
Королева
,
оснащенная
в
целях
экономии
единственным
дутиком
200
х
80,
снесла
при
разбеге
половину
стабилизатора
,
задев
за
кустик
в
палец
толщиной
,
а
винты
двух
бензопил
«
Урал
»
работали
,
скорее
,
в
режиме
газонокосилки
.
По
глубокому
убеждению
автора
,
чем
меньше
самолет
,
тем
более
желательна
для
эксплуатации
носовая
стойка
и
высокопланная
схема
.
Об
эксплуатации
авиеток
с
неподготовленных
полос
лучше
и
не
думать
.
Помните
,
что
авиетка
очень
нежное
создание
и
там
,
где
Як
-
1
8T
будет
летать
годами
,
авиетке
хватит
двух
недель
для
приведения
в
нелетное
состояние
.
Статистика
показывает
,
что
80%
авиеток
в
России
-
бабочки
-
однодневки
-
красивы
,
легки
и
очень
мало
живут
.
Причины
поломок
стандартны
:
отсутствие
хорошей
полосы
,
хорошего
аэродромного
хранения
,
грамотного
регламентного
обслуживания
и
предполетного
осмотра
,
желание
получить
от
авиетки
то
,
на
что
она
не
рассчитана
.
КОЛЕСА
Самодельщики
применяют
авиационные
дутики
,
колеса
мотороллеров
,
мотоциклов
и
даже
от
микротракторов
.
Особое
предпочтение
отдается
почему
-
то
колесам
для
картов
:
они
,
якобы
,
легче
авиационных
.
Взгляните
в
таблицу
2 -
вес
практически
одинаковый
,
а
стояночные
нагрузки
и
,
особенно
,
прочность
и
ресурс
колес
различаются
кардинально
.
Протектор
ничего
,
кроме
сопротивления
,
не
дает
,
а
прямоугольный
профиль
шины
карта
дает
увеличение
площади
лобовой
проекции
колеса
.
При
посадке
со
сносом
,
авиа
колесо
,
за
счет
характерной
округлости
формы
,
допускает
значительное
боковое
проскальзывание
;
рассчитанное
на
предохранение
от
бокового
сноса
картинговое
колесо
будет
способствовать
опрокидыванию
самолета
или
срыву
покрышек
(
см
.
рис
.7).
Мизерная
разница
в
весе
оборачивается
возможными
неприятностями
при
эксплуатации
.
Рис
.7.
Влияние
формы
колеса
на
срыв
покрышки
.