Как рассчитать усилие на переднюю опору при посадке?

Расчет нагрузки на носовую часть и основную опору шасси ничем не отличается. Ответ, который вы указали, представляет собой очень упрощенный подход, который вы должны использовать и для передней стойки шасси, но я предоставлю «менее упрощенный» подход для расчета вертикальных сил. Тормозная сила там уже подробно описана .

Упрощенный подход

Сначала вам нужно знать скорость удара, а также характеристики пружины и демпфирования вашего шасси.

При приземлении возможны три случая:

• Основные стойки шасси первыми касаются земли. Затем самолет вращается вниз с угловой скоростью$\omega_L$. Таким образом, скорость удара передней стойки шасси равна $$V_{Impact} = \omega_L \cdot d$$ $d$: расстояние между основной и носовой стойками шасси.
• Носовая стойка шасси первой касается земли. (Пока пусто, если будет время, то напишу об этом позже)
• Обе стойки шасси касаются земли одновременно. Для угла скольжения$\gamma$скорость удара будет: $$V_{Impact} = V\cdot \sin(\gamma)$$ $V$: скорость самолета

Жесткость ($k$) и демпфирующей характеристики ($c$) шасси зависят главным образом от подвески и используемых шин. Шины, накачанные неправильным давлением, могут быть очень опасны, так как могут увеличить нагрузку на шасси.

Объединение этих данных в модель демпфера с массовой пружиной, как на изображении.

дает вам уравнение для движения передней стойки шасси:

$$m\cdot \ddot{x}+c\cdot \dot{x}+k\cdot x = -m\cdot g$$ Для уменьшенной массы $m$в модели используйте массу, которую несет передняя стойка шасси. $$m = LM \cdot \frac{d-d_{CG}}{d}$$ $d_{CG}$: расстояние от передней стойки шасси до центра тяжести

$LM$: посадочная масса самолета

$g$: гравитационная постоянная

Начальное условие для дифференциального уравнения:

$$\dot{x}(t=0) = -V_{Impact}$$ Воздействие происходит в $t=0$.

Для расчета усилия на переднюю опору шасси достаточно найти максимальное ускорение и сложить статическую и динамическую нагрузки:

$$F_{max}=-m\cdot g -m\cdot \ddot{x}_{max}$$

Проблемы реального мира

Хотя приведенные выше расчеты работают для действительно жестких крыльев, в действительности нагрузки на шасси будут (вероятно) выше. Это связано с инерционными силами колеблющейся конструкции самолета.

Если вы не понимаете, откуда берутся эти силы, попробуйте подвигать руками вверх-вниз стоя: вы почувствуете небольшие силы на ногах. Теперь повторите эксперимент с двумя 60-тонными тяжелыми крыльями, как на А380, и вы увидите, что силами можно пренебречь. И откуда берутся колебания? То же, что и с гитарной струной: после небольшого возбуждения (защипывание струн/удар приземления) конструкция (гитарная струна/крылья самолета) начинает колебаться.

Что еще не учитывает эта модель? Сцепление между носовой и основной опорой шасси, инерция вращения, нелинейные характеристики шины,...

Чтобы рассчитать силу, вы должны начать с оценки углового момента, когда нос опускается, а колесо касается земли. Этот угловой момент am становится равным нулю, как только масляная опора сжимается до максимального хода, но это занимает измеримое время от первого контакта переднего колеса с землей до предельного сжатия масляной опоры. Если предположить, что сила f , действующая на ветвь олео, постоянна на всем протяжении такта сжатия, и известно время t , которое на это требуется, то:

f = ам / т

Конечно, это только приблизительная оценка, но лучше, чем ничего...

Чтобы рассчитать am , вам нужно знать массу самолета, его момент инерции при включении основных колес и угловую скорость этого движения.