Почему носовое колесо Cessna 152/172 поворачивается только при движении самолета?

Потому что носовое колесо прикреплено к педалям руля только косвенно, через какие-то пружины, которые переводят смещение педалей в силу, приложенную к положению штурвала. Это исключает возможность того, что самолет приземлится со смещенным от центра колесом (например, при посадке с боковым ветром, и сразу резко развернется в сторону, потому что колесо повернуто из-за того, что педали руля направления смещены из-за бокового ветра. Поскольку сила только за счет натяжения пружин, инерция самолета (тенденция продолжать движение в том же направлении) преодолевает пружины и выравнивает носовое колесо с колеей, даже если педали руля направления смещены.

Носовое колесо не вращается, когда самолет неподвижен, потому что сила инерции не действует, а трение колеса о землю удерживает колесо от вращения (сила пружины недостаточно сильна, чтобы преодолеть трение).

Я не пилот, и я никогда не был в C172, но я собираюсь пойти на риск и ответить с точки зрения логической физики и сказать, что ответ заключается в том, что рулевое управление носовым колесом управляется эластичным шнуром .

Когда вы нажимаете на педаль, она тянет банджи. Банджи-шнуры, будучи эластичными по определению, будут растягиваться. Когда самолет неподвижен, шнур натягивается, но сопротивление между колесом и землей больше, чем может преодолеть шнур, поэтому колесо не двигается.

Когда самолет катится, банджи все еще растягивается, но хочет снова сжаться. Поскольку колесо постоянно движется, оно оказывает меньшее сопротивление дорожному покрытию, поэтому, когда банджи пытается сжаться, оно может фактически тянуть переднюю опору в нужном вам направлении, таким образом, вы в конечном итоге рулите.

Когда вы поворачиваете руль в своем автомобиле, колеса двигаются независимо от того, катитесь вы или нет, потому что между рулевой рейкой и тягой на ступице колеса есть стальные звенья. Ваше движение руля напрямую передается (с очень небольшим количеством резины между ними) на колесо автомобиля. Если бы вы когда-нибудь садились в машину без гидроусилителя руля, вы бы заметили, что гораздо труднее крутить руль, когда машина стоит, чем когда она катится, потому что неподвижная шина оказывает гораздо большее сопротивление, чем когда она катится.

Простой ответ заключается в том, что медленно катящееся колесо меньше сопротивляется боковому движению.

Пружина предназначена для предотвращения сотрясения неровностей поверхности качения или нагрузки на рычаги управления рулем направления (особенно на грунтовых взлетно-посадочных полосах). Он обеспечивает некоторую боковую силу, поэтому переднее колесо, катящееся по своей траектории, меняет направление.

с бесконечными колеями шансы на то, что колесо будет толкаться влево или вправо, становятся равными, что позволяет пружине повернуть колесо в нужном направлении.

Резина, будучи эластичным полимером, будет «впитываться» в небольшие трещины и неровности поверхности, когда на нее ложится несколько сотен фунтов веса самолета, увеличивая сопротивление движению, когда колесо не вращается.

Конечно, при более высоких скоростях вращения гироскопические эффекты будут работать против натяжения пружины, но колесо все равно будет вращаться.

Время от времени, особенно при недостаточном противодавлении вилки, колесо может начать резонировать, вызывая очень неприятную дрожь при рулении или на разбеге. Может помочь увеличение противодавления или изменение скорости, а иногда лучше прервать и убедиться, что ничего страшного.