Почему в космическом челноке использовались диагональные шины вместо радиальных?

Авиационные и автомобильные шины можно разделить на два основных типа в зависимости от ориентации слоев корпуса шины (слоев жесткой ткани, образующих основной структурный элемент шины); Радиальные шины изготавливаются из слоев корпуса, уложенных перпендикулярно борту и протектору (так что слои корпуса проходят прямо радиально — отсюда и название — от борта шины, прямо поперек с одной стороны на другую под углом 90º под протектором). , и прямо радиально к борту с другой стороны шины), в то время как в диагональных (или просто диагональных ) шинах слои корпуса уложены под косым углом.

Радиальные шины на сегодняшний день являются более распространенным типом по очень веской причине; они прочнее диагональных шин и изнашиваются намного медленнее.

Таким образом, я был весьма удивлен, узнав, что шины, используемые на основных стойках шасси шаттла, были более старого, более слабого типа с диагональным кордом:

Колеса и шины

[...]

Шины основных стоек шасси имеют размер 44,5 на 21 дюйм и имеют 16 слоев корда диагональной конструкции. Обычно они накачиваются азотом до давления 370 фунтов на квадратный дюйм (psi). Максимально допустимая нагрузка на шину основного шасси составляет 132 000 фунтов. При распределении нагрузки на шины 60/40 максимальная нагрузка на стойку шины составляет 220 000 фунтов. Шины главного шасси рассчитаны на максимальную путевую скорость 225 узлов и имеют срок службы одной посадки. [ Руководство по эксплуатации экипажа шаттла ; мой акцент.]

Основная стойка шасси космического челнока, по-видимому, является одним из худших мест для использования диагональных слоев вместо радиальных; Поскольку каждая шина выдерживает до 59,9 тонн (66 коротких тонн) и должна выдерживать скорость приземления свыше 200 узлов, представляется необходимым использовать самые прочные доступные шины. Величина нагрузки, воздействующей на эти шины, была настолько велика, что, хотя большинство авиационных шин могут выдерживать от десятков до сотен полетов, прежде чем их нужно будет заменить, шины для шаттлов MLG были рассчитаны на одно использование до замены . Кроме того, имея только четыре колеса MLG на орбитальный аппарат шаттла, даже выход из строя одной шины MLG значительно ухудшит тормозную способность корабля, что совершенно недопустимо .хорошая вещь для чего-то, что движется так же быстро, как посадочный орбитальный шаттл. Учитывая все это, можно было бы подумать, что радиальные шины были бы очевидным выбором для основных стоек шасси шаттла, поскольку их большая прочность и более медленный износ значительно уменьшали бы вероятность выхода шины из строя при посадке — однако вместо этого шаттлы использовали диагональные шины. Почему?

Я собираюсь пойти на риск и предположить, что шины использовались только один раз, также они, возможно, приняли во внимание вес, а если взрыв, стальная шрапнель? Просто мысль.
Стоит отметить, что в эпоху шаттлов большинство авиационных шин были диагональными. Только в последние годы радиальные стали широко использоваться на авиалайнерах, таких как Boeing 787 или Airbus A350.
@ Брет Коупленд, это связано с тем, что FAA медленно принимает?
Это лучше спросить на Space.SE.
Интересно, что НАСА реалистично оценило срок службы шин. Когда я работал над Shuttle в середине 80-х, срок службы шин был отлит на боковинах как «хорошо для 6 посадок». Они никогда не использовались более чем для одной посадки. По одному взгляду на шины после приземления было очевидно, что они закончились.
Естественным преимуществом радиальных шин является их поведение при выполнении поворотов и при езде по очень неровным поверхностям. Ни один из этих факторов не является существенным фактором для посадки шаттла. Итак, реальный вопрос, на который нужно ответить, заключается в том, зачем кому-то вообще хотеть использовать радиальные шины для шаттла?
@RayButterworth: Радиалы также имеют естественное преимущество в их большей прочности, меньшем тепловыделении и более медленном износе, что снижает риск разрыва шин во время посадки, что очень важно для посадки шаттлов .
@ Шон Осмелюсь сказать, что тепло и война, вызванные проскальзыванием при приземлении, которое на самом деле ничем не отличается между радиальным и смещением, полностью затмевают то, что происходит в короткой фазе качения после этого. Не говоря уже о том, что шины получают гораздо больше тепла от тормозов, чем при использовании в автомобилях; опять же, радиальная конструкция не помогает в этом.
Я заинтригован: на шаттлах колёса вообще использовались для торможения или это был почти полностью парашют?

Ответы (1)

Проще говоря, для коэффициента несущей способности диагональный слой — это более легкая шина, и при строительстве космического корабля вес является главной проблемой.

Причина, по которой они были тонкими и одноразовыми, также была связана с весом, согласно НАСА :

Вес: поскольку вес имеет огромное значение, шины изготавливаются с минимальным размером протектора для снижения веса, что позволяет увеличить полезную нагрузку. Может показаться, что несколько фунтов не имеют большого значения, но когда вы суммируете все способы снижения веса во время челнока, это может оказать существенное влияние.

Что касается грузоподъемности:

Грузоподъемность

Преимущество: диагональный слой

Из-за того, что они состоят из нескольких слоев, диагональные шины обычно имеют преимущество, когда речь идет о грузоподъемности. Поскольку количество слоев одинаковое, чтобы выдерживать вес автомобиля как на поверхности протектора, так и на боковине, шины с диагональным слоем, как правило, лучше подходят для перевозки тяжелых грузов. Вот почему шины для прицепов, шины для тракторов и шины для тяжелой техники часто бывают диагональными; они могут лучше выдерживать большие нагрузки. Доступны радиальные шины с высокой грузоподъемностью, но грузоподъемность требует добавления большего количества слоев к радиальной шине, что делает ее очень жесткой.

Важной строкой здесь является «добавление большего количества слоев», что также сделает шину тяжелее (ссылка на примечание выше о весе). Запуск 1 фунта в космос стоит около 10 000 долларов , поэтому, если вы можете сэкономить несколько фунтов на каждой шине, не имеет значения, что они стоят 5 660 долларов каждая ; вы экономите, заменяя их каждый раз, если они действительно легче.

даже выход из строя одной шины MLG значительно ухудшит тормозную способность транспортного средства, что, безусловно, не очень хорошо для чего-то, что движется так быстро, как посадочный орбитальный корабль.

У шаттла нет проблем с полной остановкой при выбросе, как это было с шаттлом «Дискавери» в 1985 году во время посадки STS-51-D .

Относительно STS-51-D. Преимущество Discovery заключалось в том, что он мог использовать одну из самых длинных взлетно-посадочных полос в мире (и большинство из них, которые длиннее взлетно-посадочной полосы SLF, являются такими из-за того, что они находятся на большой высоте) . высотные аэропорты), и даже в этом случае НАСА посчитало риск разрыва шин и / или отказа тормозов во время посадки в KSC настолько серьезным, что вместо этого они перенесли следующие восемь полетов на посадку в Эдвардсе, в то время как они модифицировали орбитальные аппараты для повышения безопасности. во время посадки. Кроме того, что, если бы шаттлу пришлось прерваться во время набора высоты (или совершить незапланированный аварийный уход с орбиты)...
... и тяжело приземлиться на аварийном участке с более короткой взлетно-посадочной полосой, чем на основных посадочных площадках, и потерять одну или несколько шин во время тяжелой и быстрой посадки на (относительно) короткую взлетно-посадочную полосу и уйти с конца или стороны указанной ВПП из-за потери тормозного усилия? И, наконец, учитывая, сколько веса им удалось сбросить с шаттлов в ходе программы за счет различных улучшений, мне трудно поверить, что они не смогут компенсировать более тяжелые радиальные шины, найдя способ где-то уменьшить вес. еще.
@ Шон, на большинстве площадок для аварийной посадки взлетно-посадочные полосы имеют длину не менее 11 000 футов, а обычно более 12 000 футов. (И одним из улучшений после Challenger стал тормозной парашют, который, по-видимому, весит меньше, чем лучшие шины, но дает преимущества в большем количестве ситуаций.)
@ Шон, вероятно, мог бы объяснить увеличенный вес радиала, но предпочел не делать этого , поскольку вместо этого они могли продавать это пространство для полезной нагрузки клиентам. Радиальные шины не обязательно прочнее, поэтому нет необходимости таскать за собой вес.
Кроме того, боковины диагональной шины дают и поглощают большую часть удара.
@Vikki «Мне трудно поверить, что они не смогут компенсировать более тяжелые радиальные шины, найдя способ уменьшить вес где-то еще». Во что мне трудно поверить, так это в то, что какой-то самозваный эксперт по креслам в Интернете может лучше чтобы судить о компромиссах, чем инженеры, которые разработали Шаттл.
Почему в космическом челноке использовались диагональные шины вместо радиальных?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v