Какова стрессоустойчивость шасси коммерческих самолетов?

Контекст: Навыки приземления пилотов коммерческих авиалиний широко варьируются — от способности регулярно выполнять посадку с легким касанием и рулением и почти незаметным торможением, с одной стороны, до привычной посадки со средним глухим стуком и резким торможением даже под нормальные условия полета. Можно предположить, что посадочные силы на различных частях шасси (а также и на других частях) будут мгновенно различаться в три-четыре раза, а то и больше, на некоторых ключевых частях.

Вопросов:

1) Пожалуйста, уточните допустимые нагрузки, предусмотренные для различных частей шасси обычных коммерческих самолетов, таких как Airbus A320 и Boeing 737?

2) Какие стресс-тесты проводятся для важнейших частей шасси, таких как шины, колеса, оси и детали гидравлики?

3) Какие резервные и отказоустойчивые меры предусмотрены в таком шасси?

Обратите внимание, что жесткие приземления не обязательно являются непреднамеренными. Твердое приземление обеспечивает более быстрое сцепление, что может быть особенно полезно на коротких или мокрых взлетно-посадочных полосах. Незаметное приземление (и особенно незаметное замедление) приземления занимают гораздо больше взлетно-посадочной полосы. Это может быть более удобно для пассажиров, но в некоторых случаях может быть и менее безопасным. Этот вопрос рассматривается более подробно.

Ответы (1)

Во-первых, стук и торможение могут быть больше связаны с условиями, а также с длиной взлетно-посадочной полосы, чем с навыками пилота, но давайте обсудим некоторые из ваших вопросов.

1) Пожалуйста, уточните допустимые нагрузки, предусмотренные для различных частей шасси обычных коммерческих самолетов, таких как Airbus A320 и Boeing 737?

Это сложный вопрос, на который просто невозможно ответить, так как шасси самолета теряет нагрузку, и для простоты эксплуатации приходится идти на некоторые компромиссы. Во-первых, резина, используемая на шинах, довольно толстая, так как часть ее изнашивается при каждой посадке, поскольку шестерня не вращается, когда самолет приземляется ( подробнее о том, почему нет, можно прочитать здесь ). Компромисс здесь — вес (вам нужно чтобы возить шины с собой), но их можно использовать для многих циклов. Вертикальная нагрузка обычно обрабатывается с помощью стойки Oleo Strut , которая допускает погрешность, но они (или система передач) могут опускаться до нижней точки, и достаточно жесткое приземление может привести к отскоку.. Последней серьезной нагрузкой, которую воспринимает снаряжение, обычно являются боковые нагрузки при посадке с боковым ветром. Их трудно смягчить, и, как правило, задача пилота - уменьшить эти нагрузки, они проявятся в виде износа шин и механического износа. Возможно, самым крутым решением было полное вращающееся шасси B-52.

введите описание изображения здесь( Источник )

Один из наиболее интересных дизайнов трансмиссии GA без Oleo - это резиновые диски, используемые на Mooneys. Говорят, что они требуют меньшего обслуживания и их легче заменить, но они гораздо менее щадящие, чем стойки Oleo.
введите описание изображения здесь( источник )

Часть вертикальной силы поглощается самой шиной, когда самолет касается земли, шина немного выдувается. Таким образом, жизненно важно, чтобы давление в шинах было в пределах небольшого запаса, поскольку низкое давление может вызвать чрезмерное вздутие, что может привести к боковому износу в зависимости от конструкции шестерни.

2) Какие стресс-тесты проводятся для важнейших частей шасси, таких как шины, колеса, оси и детали гидравлики?

Эти детали, как правило, изготавливаются разными производителями и разрабатываются в соответствии со спецификациями самолетов, установленными изготовителем (Boeing и т. д.). Как и все остальное в самолете, эти детали имеют срок службы (TO/LD) и при необходимости заменяются. Поскольку они оказывают сильное воздействие, я бы предположил, что жизнь в целом короче. Вот некоторая информация от Goodyear о том, как ухаживать за шинами для самолетов. Вот еще немного полезной информации о стойках Oleo .

3) Какие резервные и отказоустойчивые меры предусмотрены в таком шасси?

Это зависит от самолета, более крупные самолеты обычно должны распределять нагрузку на большее количество осей / шин, что дает им большую избыточность. Самолет, такой как 747, имеет 2 комплекта главной передачи с двумя осями на каждой стороне самолета, поэтому вы можете потерять ось. и все равно быть в порядке (относительно говоря)

введите описание изображения здесь( источник )

сравните это с 737, и вы увидите, что главная передача менее избыточна, поскольку это система только с одной осью. В этом случае потеря одной из двух шин будет менее катастрофичной, чем потеря всего снаряжения.

введите описание изображения здесь( источник )

Сравните все это с меньшим самолетом GA, где у вас обычно есть ситуация с одним колесом.

введите описание изображения здесь( источник )

Единственное, что объединяет все эти самолеты, это то, что переднее колесо является самой чувствительной частью шасси. Жесткая посадка на носовое колесо может привести к поломке шасси или к дельфинированию, и то, и другое плохо. Это то, что происходит, если шестерня не вращается должным образом , другими словами, передняя шестерня испытывает полные боковые нагрузки. Самолеты успешно приземлялись со сломанной носовой опорой или носовой опорой, которая не опускалась. Это зрелище, но в целом это не самое худшее, что может случиться.

Датчики: единственный известный мне датчик на шасси (и он зависит от самолета) — это датчик приседания, который просто включается и выключается в зависимости от того, находится он на земле или нет. FDR будет регистрировать ускорение по трем осям, но это будет касаться планера, который находится за стойками Oleo, поэтому само шасси может подвергаться более высоким нагрузкам.

Еще одна вещь, о которой следует упомянуть, касается проверки посадки с отягощением и жесткой посадки. Шестерня рассчитана на определенный вес, и если по какой-либо причине он превышен, необходимо соблюдать процедуры технического обслуживания.
Дэйв, отличный ответ. Не могли бы вы указать авторство изображения?
Поддерживаются ли какие-либо показания датчика или акселерометра для выполнения какого-либо расчета кумулятивного напряжения зубчатого колеса? т.е. количество посадок является приближением первого порядка, но интеграл по кривой нагрузки-времени может быть более значимым? С сегодняшними датчиками MEMS не может быть невозможно фактически оценить кумулятивную нагрузку, воздействующую на шестерню?
@curious_cat, каждый авиалайнер (и большинство небольших самолетов с хорошей стеклянной кабиной) имеет набор акселерометров по всем трем осям как часть инерциальной системы отсчета, которая используется для авиагоризонта, инерциальной навигации и автопилота, и она может регистрировать пиковое ускорение. при посадке тоже.