Как правило, получается небольшой выигрыш.

В больших самолетах используется противоскользящая технология. Противоскольжение работает, модулируя тормозное давление, чтобы шины никогда не скользили. Важно понимать взаимосвязь между нагрузкой на шину, тормозным давлением и фактической силой торможения. Во-первых, посмотрите на это изображение:

Он показывает, как по мере увеличения давления и того, что колесо начинает немного проскальзывать (вращаясь со скоростью, немного меньшей, чем при свободном вращении), коэффициент трения резко возрастает. Затем, после 10% проскальзывания, достигается пиковый коэффициент, и, таким образом, сила торможения уменьшается. Противоскольжение направлено на то, чтобы поддерживать коэффициент проскальзывания как можно ближе к 10%. Поэтому сила торможения максимальна.

Тормоза самолетов достаточно сильны, чтобы полностью заблокировать шины, но это вредно (приводит к 100% проскальзыванию, то есть, возможно, к 20% потере силы торможения). Таким образом, они могут и поддерживают оптимальное скольжение, используя все доступное «зацепление».

Что произойдет с этой картинкой, если вы добавите колеса?

• Если добавленное колесо не тормозится (как передние колеса), то вы теряете торможение . Действительно, заторможенные колеса будут иметь уменьшенную вертикальную нагрузку, поэтому они будут обеспечивать меньшую силу торможения. Это совершенно бесполезно.
• Если мы добавим заторможенные колеса, мы увидим малейший выигрыш. Давайте посмотрим, почему.

Сначала взгляните на это изображение чувствительности шины к нагрузке (это изображение показывает поперечную силу при прохождении поворотов, но продольная сила при торможении демонстрирует те же особенности):

Важно отметить, что по мере того, как шина становится более нагруженной, ее способность создавать трение уменьшается.

Теперь о гиганте: когда 20 колес делят 500 тонн нагрузки, каждая шина выдерживает 25 тонн. при коэффициенте трения по умолчанию, равном 0,8, каждая шина создает тормозящее усилие в 20 тонн, что в сумме составляет 400 тонн.

Добавим туда 2 колеса. Теперь на каждое колесо приходится 22,7 т нагрузки. Их коэффициент трения теперь может возрасти до 0,82, что дает 18,6 т, что в сумме составляет 410 т. Конечно, далеко от 40 т, которые можно было бы наивно ожидать от добавления 2 тормозных колес! Только чувствительность к нагрузке дает нам выигрыш.

Затем это становится обычной игрой компромиссов. Сколько массы тратится на большее шасси и колеса и дополнительные тормоза по сравнению с выигрышем от более жесткого торможения (и, следовательно, еще более сильных стоек шасси?)

Очевидно, ребята из Airbus решили, что торговля остановится на 20 колесах (потому что 25 тонн нагрузки на одну шину — это максимум, который может выдержать земля ), но они даже не удосужились затормозить их все, если я хорошо помню, только 4 из 6 колес. основные тележки тормозятся! Итак, если вы хотите повысить эффективность торможения:

1. Установите более качественные шины на тормозные колеса
2. Затормозить основные колеса без тормозов.
3. Внесите некоторые разумные изменения в аэродинамику, чтобы увеличить прижимную силу и аэродинамическое сопротивление.
4. Добавьте колеса с тормозами (и приготовьтесь разместить их в основном корпусе... удачи!)
5. Затормозить передние колеса (но это было бы ужасно сложно, потому что он никогда не был предназначен для этого)

Увеличение количества колес с тормозами уменьшит тормозной путь, поскольку появляется больше источников трения для преобразования кинетической энергии. Удвоение количества колес на тормоз (я думаю, что вы спрашиваете во второй части вопроса) не уменьшит автоматически тормозной путь, поскольку тормоза ограничены поглощением определенного количества энергии, но вы могли бы поставить более мощный тормоз на паре колес, чем на одном колесе того же размера, так как сцепление больше.

На самом деле этого не будет сделано, потому что это не требуется, длина взлетно-посадочной полосы определяется в большей степени взлетной длиной, чем тормозным путем, вы можете вдвое сократить тормозной путь всех самолетов, и вы не сможете уменьшить длину взлетно-посадочной полосы.

Вот кое-что на Physics.SE , что может вас заинтересовать.

Все дело в силе и массе, а не в площади контакта.

Больше колес, те же тормоза = без изменений

Добавление большего количества колес при сохранении того же количества тормозов окажет незначительное влияние на тормозной путь, поскольку общая сила, действующая на колеса и тормоза, будет одинаковой, а изменение массы будет небольшим.

Было бы больше колес, но каждое из них воспринимает меньшую нагрузку, поэтому между колесами и землей не возникает дополнительного трения. Могут быть дополнительные силы от дополнительных подшипников и некоторая дополнительная масса от колес, но это было бы незначительным с точки зрения тормозного пути.

Там одинаковое количество тормозов, поэтому они обеспечивают одинаковое усилие, поэтому они не имеют значения.

Те же колеса, больше тормозов = меньше расстояние (возможно)

Если мы добавим к каждому колесу дополнительные тормоза (или тормоза большего размера), что позволит нам приложить большее усилие к дискам, то у нас будет больше тормозного усилия, и, следовательно, самолет остановится на более коротком расстоянии.

Однако с этим есть некоторые проблемы:

• Тепло — тормоза выделяют много тепла, которое необходимо рассеять, чем больше тормозов, тем больше тепла. Если тормоза перегреются, они откажут, и тогда вы не сможете вовремя остановиться.
• Структурные ограничения - приложение большего усилия к конструкции может привести к ее разрушению, что может привести к катастрофическим последствиям.
• Колеса - прикладывать к колесам большую силу/нагрев, и они также могут выйти из строя. Это может лопнуть, если тепло / силы слишком велики, или просто скользить, если слишком много силы приложено слишком быстро. Существуют аналогичные системы ABS на автомобилях для самолетов, которые могут помочь в этом (спасибо Михаилу за ссылку).

Больше колес, больше тормозов = меньше расстояние

Добавление большего количества колес с большим количеством тормозов решает основные проблемы сценария «те же колеса, больше тормозов».

Почему производители самолетов этого не делают? Ну все эти дополнительные колеса и тормоза - это масса, которую дорого возить без надобности.

Это компромисс, как и все, что связано с проектированием самолетов.

Больше колес + больше тормозов — короче тормозной путь. Но...

Больше колес означает больший вес, совсем немного больше, чтобы разместить дополнительное шасси, дополнительное шасси втягивания/выдвижения, дополнительное место для хранения в убранном состоянии, дополнительное обслуживание всего этого дополнительного оборудования и т. д., что означает меньшее количество платных клиентов и более высокие эксплуатационные расходы. . Это также означает больше вещей, которые могут пойти не так.

Большее торможение означает большую нагрузку на платящего клиента. Я помню, как был на C130, когда пилоты практиковали свою короткую посадку на поле: полный реверс винтов непосредственно перед приземлением, полное торможение. Мы врезались (и я имею в виду УДАР) о взлетно-посадочную полосу с очень громким лязгом, затем нас швырнуло вперед, когда самолет очень быстро остановился. Это было... драматично... весело, когда тебе двадцать с лишним лет, и ты на военной подготовке, но я не уверен, что платежеспособным клиентам это понравится.

Как уже упоминалось, ограничением также является взлетная дистанция. Не очень хорошо иметь возможность остановиться на 500 футах, если взлетная дистанция составляет 2000 футов. Вам все равно понадобится длинная взлетно-посадочная полоса, если вы хотите вывести самолет из аэропорта.

Единственной возможностью была бы безопасность в случае чрезвычайной ситуации, но количество авиационных происшествий, которые можно было бы предотвратить с помощью большего количества колес для торможения, чрезвычайно мало.

Тормоза современных авиалайнеров разработаны с учетом требований, оставаясь при этом максимально легкими и надежными.

Нет, и это из-за того, как работают шины.

Предельными значениями являются сцепление шин и тормозная способность. Последнее не является ограничивающим фактором, а является адгезией.

Адгезия примерно пропорциональна весу шины. В частности, площадь пятна контакта (кв. дюйм) x вес на квадратный дюйм, но вы заметили, что квадратные дюймы не учитываются , оставляя только вес на шинах. Это сложнее, чем эта, это версия для подготовительной школы, и нужно сделать некоторые настройки, но это было сделано. И это не очень помогает .

Возьми мою машину (пожалуйста). У него 600 фунтов на переднюю шину. Насколько велико пятно контакта? Это на самом деле просто: давление в шинах составляет 30 фунтов на квадратный дюйм. 600 фунтов разделить на 30 фунтов/кв. дюйм. = 20 кв. дюймов. Контактное давление, как вы уже догадались, составляет 30 фунтов на квадратный дюйм.

Что произойдет, если я уменьшу давление в шинах до 20 фунтов на квадратный дюйм? Хорошо, теперь 600/20 = 30 квадратных дюймов площади патча. С площадью контакта 20 PSI.

Какие тормоза лучше? Это очень близко к стирке. 30х20 ~= 20х30 =~ 600.

Что, если я добавлю свинцовый балласт в переднюю часть? Теперь мой вес составляет 750 фунтов на шину (на 25% больше). ДА! Я получаю на 25% лучшее сцепление и, следовательно, мощность торможения. За исключением того, что теперь у меня есть на 25% больше массы, чтобы остановиться! Таким образом, он не замедляется больше быстро.

Итак, вы берете 747 и заменяете его четырехколесные тележки магическими шестиколесными тележками, которые весят столько же. На 50% больше колес, верно? На 50% больше площадь контакта, верно? Неа. Подумайте, как определяется площадь контакта. То же давление в шинах, но каждая шина несет 2/3 веса, как раньше, поэтому пятно контакта составляет 2/3 размера. В итоге вы получите точно такое же пятно контакта (в квадратных дюймах) и точно такое же количество фунтов на квадратный дюйм, как у четырехколесных тележек.

В любом случае, если вы хотите увеличить пятно контакта на 50%, вы просто уменьшите давление в шинах на 33%. Но, как и моя машина, это тоже тебе не поможет.

Все эти факторы вымываются (примерно). Решающим фактором в сцеплении является вес на тележках .

Если бы только был способ увеличить нагрузку на колеса без увеличения массы автомобиля .

Вот ответ. Это аэродинамическая подъемная поверхность, которая давит на шины. эти автомобили двигаются достаточно быстро, чтобы Marlboro был аэродинамически эффективным. Это работает. Вес на шинах увеличивается, поэтому сцепление увеличивается пропорционально. Масса автомобиля не увеличивается, поэтому он соответственно лучше тормозит.

Сделайте то же самое в самолете. Придумайте способ прикрепить какое -нибудь большое крыло прямо поверх основного шасси. И настроить его на создание прижимной силы.

Однако не уверен, как это сделать. Может быть, это? ;-)

Безусловно, правильно спроектированное, большее количество колес и больше тормозов сократит тормозной путь.

Однако в конструкцию шасси и тормозной системы входит гораздо больше, чем вы можете себе представить. Тормозной путь и усилие - это лишь один из факторов, который рассматривается как часть этой конструкции и более или менее фиксирован для конкретного типа самолета, поскольку длина взлетно-посадочной полосы определяется взлетом, а не посадкой.

Другие факторы, которые сбалансированы для достижения этого, очевидно, включают вес, потери места для размещения шасси, стоимость производства, стоимость обслуживания, надежность и, что важно, тепловыделение. Остановка широкофюзеляжной струи создает МНОГО тепла в тормозах, которое необходимо быстро рассеять, чтобы предотвратить перегрев и возгорание.

Сдвоенные колеса могут, с дополнительными более сильными тормозами, дать вам больше торможения, но теперь вам также нужно иметь более прочную раму и крепления фюзеляжа, чтобы поглотить это тормозное усилие, и, опять же, больший колесный отсек.

То, насколько вы хотите тормозить, также диктуется комфортом пассажиров. Тормозите слишком сильно, и вы рискуете получить травмы пассажиров и судебные иски.

Это сложный набор противоречивых требований. Добавление большего количества колес и тормозов облегчит остановку, но потребует значительных затрат.