Шасси летательного аппарата
Шасси́ лета́тельного аппара́та (франц. châssis, от лат. capsa – ящик, вместилище), совокупность опор летательного аппарата, необходимых для стоянки и передвижения на земле, для разбега при взлёте, а также пробега и торможения при посадке. Относительная масса шасси – 3–5,5 % взлётной массы летательного аппарата и убывает по мере роста последней.
Наиболее распространены колёсные шасси. Однако для расширения условий базирования авиации могут применяться шасси с меньшей удельной нагрузкой на поверхность взлётно-посадочной полосы и увеличенной проходимостью летательного аппарата по аэродрому. К ним относится, например, лыжное шасси, широко использовавшееся при эксплуатации самолётов с ледовых и заснеженных аэродромов (рис. 1). Экспериментальную проверку проходило гусеничное шасси, а также шасси на воздушной подушке. На гидросамолёте функции шасси выполняют поплавки или корпус-лодка (рис. 2). Устойчивость самолёта при разбеге, пробеге и на стоянке обеспечивается надлежащим выбором базы шасси и колеи шасси.
Шасси самолёта
Шасси самолёта состоит из основных опор, передней или хвостовой опоры, вспомогательных опор и створок, закрывающих ниши убирания шасси. Основная и передняя (или хвостовая) опоры воспринимают статическую и динамическую нагрузки при перемещении, взлёте и посадке летательного аппарата. Вспомогательные опоры обеспечивают его устойчивость на земле. Основные элементы опоры:
стойка шасси (основной силовой элемент) с системой жёстких подкосов, воспринимающих реакцию земли и крепящих опоры к крылу или фюзеляжу;
складывающийся подкос, уменьшающийся по длине при убирании стойки шасси;
механизмы (цилиндры) для убирания и выпуска стоек шасси;
замки выпущенного и убранного положений опоры, обеспечивающие её фиксацию;
рулёжное устройство, предназначенное для поворота носовой опоры;
тормозные устройства для уменьшения длины пробега.
На опорах шасси часто устанавливают демпферы (обычно гидравлические) для предотвращения шимми.
В зависимости от числа опор и расположения основных опор относительно центра масс самолёта различают трёхопорное, велосипедное и многоопорное шасси.
Трёхопорное шасси (рис. 3) включает две основные опоры и переднюю (носовую) или хвостовую опору. Трёхопорное шасси с носовой опорой может иметь вспомогательную хвостовую опору, находящуюся в убранном положении при взлёте, в полёте и при посадке и использующуюся для создания устойчивости незагруженного самолёта при стоянке и рулении.
Велосипедное шасси включает основные опоры (переднюю и заднюю), расположенные вдоль фюзеляжа, и две подкрыльные вспомогательные опоры.
Многоопорное шасси имеет более трёх опор.
Носовая опора трёхопорного шасси обычно воспринимает от 5 до 15 % взлётной массы. При велосипедной схеме на переднюю опору у лёгких самолётов приходится 15–20 % нагрузки, у средних и тяжёлых 35–45 %.
Классификация конструкций опор и стоек шасси может быть выполнена по следующим признакам:
по характеру восприятия нагрузок – ферменная, балочная консольная, балочная подкосная, ферменно-балочная конструкции;
по расположению амортизатора относительно стойки – телескопические стойки со встроенным амортизатором и жёсткие стойки с вынесенным амортизатором;
по типу крепления колёс к стойкам – шасси с непосредственным креплением оси колеса к штоку амортизатора и с рычажной подвеской колёс (рис. 4 и 5).
Схемы крепления колёс шасси к стойкам подразделяются на вильчатые, полувильчатые, с консольной осью, со спаренными колёсами (рис. 6) и схемы тележечного типа (рис. 4, б).
Шасси может быть убирающимся и неубирающимся (у лёгких, спортивных, сельскохозяйственных самолётов). При креплении на крыле опоры убирают в крыло, гондолы двигателей, обтекатели, фюзеляж. Опоры с креплением на фюзеляже убирают в фюзеляж. Перемещение опор при убирании может происходить вперёд, назад или вбок.
Историческая справка
Конструкция шасси развивалась с ростом взлётной массы и размеров самолёта. Изменялись схемы, увеличивалось число опор и число колёс на каждой из них, появлялись и усложнялись рычажные и тележечные крепления колёс, возрастало давление в пневматиках. До 1940-х гг. применялось шасси с хвостовой опорой. В период Второй мировой войны и в послевоенные годы получило широкое распространение трёхопорное шасси с носовой опорой, которое было известно и ранее (например, «Святогор» В. А. Слесарева, 1916). Велосипедная схема получила распространение в 1940–1950-х гг. на некоторых скоростных военных самолётах, например Як-25, Як-36 (рис. 7), М-4, Ил-54 (СССР), Боинг B-47 и B-52 (США).
В 1960–1970-е гг. пассажирские и транспортные самолёты стали оборудовать многоопорными и многоколёсными шасси, например самолёт Ан-225 (рис. 8).
Шасси вертолёта
Шасси вертолёта выполняет те же функции, что и шасси самолёта. Схемы и конструкции опор, амортизаторов и узлов шасси в основном аналогичны самолётным. Однако существует и некоторое отличие. Для предохранения хвостовой балки и рулевого винта от повреждений при посадке на вертолётах устанавливается хвостовая опора (рис. 9).
В конструкции амортизаторов основных опор предусматриваются устройства, устраняющие явление «земного резонанса». На лёгких вертолётах, которые совершают взлёты и посадки только «по вертолётному» (т. е. без разбега), могут устанавливаться полозковые шасси (рис. 10), как с амортизаторами, так и без них. При отсутствии амортизаторов кинетическая энергия во время посадки поглощается благодаря упругим деформациям элементов шасси. С учётом того что вертолёты эксплуатируются на неподготовленных посадочных площадках с низкой прочностью грунта, шасси должно обеспечивать низкое давление на грунт. Для посадки на воду на вертолётах устанавливаются так называемые баллонеты, (рис. 11), которые надуваются бортовыми эжекторными устройствами.