Велосипедное шасси летательного аппарата



Велосипедное шасси летательного аппарата
Велосипедное шасси летательного аппарата
Велосипедное шасси летательного аппарата
Велосипедное шасси летательного аппарата
Велосипедное шасси летательного аппарата
Велосипедное шасси летательного аппарата
Велосипедное шасси летательного аппарата
Велосипедное шасси летательного аппарата

 


Владельцы патента RU 2589808:

Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к авиации и касается велосипедного шасси летательного аппарата (ЛА). Велосипедное шасси ЛА содержит переднюю и заднюю опоры, включающие стойки, пневматики, узлы крепления стоек шасси и другие составные части опор. При этом стойки хотя бы одной из опор удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА на расстояние, не ограниченное шириной фюзеляжа и достаточное для обеспечения устойчивости к опрокидыванию, зависящей от угла бокового капотирования. Достигается обеспечение боковой устойчивости и предотвращение касания крылом земли при посадке или движении по земле с креном без подкрыльных вспомогательных опор велосипедного шасси. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к области авиации, в частности к шасси летательного аппарата (ЛА).

Известны различные устройства. Например, велосипедное шасси самолета 3М (http://www.emz-m.ru/?id=8). Здесь используются одностоечные передняя и задняя опоры тележечного типа с подкрыльными вспомогательными опорами, которые обеспечивают боковую устойчивость и предотвращают касание крылом земли при посадке или движении по земле с креном. Аналогичная схема шасси самолета предложена в патенте US 2483027, 1949 г., МПК В64С 25/04, в котором описывается стандартная схема велосипедного шасси со вспомогательными опорами.

К самолетам с велосипедной схемой шасси так же можно отнести такие ЛА как:

Boeing B-47 Stratojet (http://www.boeing.com/boeing/history/boeing/b47.page),

Baade 152 (http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1959/1959%20-%200863.html),

Lockheed U-2 (http://www.lockheedmartin.com/us/100years/stories/u2.html),

VFW VAK 191B (Jackson, Paul A. German Military Aviation 1956-1976.

Hinckley, Leicestershire, UK: Midland Counties Publications, 1976. ISBN 0-904597-03-2),

"German Jet VTOL" by Bill Gunston, WINGS OF FAME, Volume 5 /1996, 114: 127,

Ил-54 (http://www.ilyushin.org/about/history/aircraft-il/),

Ла-190 (http://www.laspace.ru/rus/jetiist.php),

M-4 (http://www.emz-m.ru/?id=8),

M-50 (http://www.emz-m.ru/?id=8),

Як-36 (http://www.yak.rn/FIRM/HISTMOD/yak-36.php),

Як-28ПМ (http://www.yak.ru/FIRM/HISTMOD/yak-28pm.php),

Як-25 (http://www.yak.ru/FIRM/HISTMOD/yak-25.php);

Як-27 (http://www.yak.ru/FIRM/HISTMOD/yak-27.php);

Як-50 (авиация: Энциклопедия М. 1994, ISBN 5-85270-086-Х, стр. 682) Hawker Siddeley Harrier (И. Алексеев. Истребители "Харриер". // "Зарубежное военное обозрение", №1, 1980. стр. 63-66.).

Схема велосипедного шасси использована в самолете Boeing В-52 Stratofortress (http://www.boeing.com/boeing/defense-space/military/b52-strat/index.page). Здесь использовано по две стойки шасси передней и задней основных опор на ширине фюзеляжа, чтобы обеспечить потребную боковую устойчивость, используются боковые вспомогательные опоры.

Все приведенные выше схемы велосипедного шасси включают вспомогательные опоры, что приводит к увеличению массы ЛА. В убранном положении подкрыльные вспомогательные опоры не вписываются в обводы крыла или мотогондол и для них устанавливают обтекатели, которые увеличивают лобовое сопротивление самолета. У самолетов с данной схемой велосипедного шасси увеличена нагрузка на плиты в основании взлетно-посадочной полосы, по сравнению с остальными схемами шасси.

Подобная схема велосипедного шасси использована и в наиболее близком к предлагаемому изобретению техническом решении (патенте US 2659555, 1953 г., МПК В64С 25/34), где так же, как в предыдущем случае, предложена схема велосипедного шасси, установленная на конструкции фюзеляжа и образованная четырьмя однотипными стойками: двумя стойками передней и двумя стойками задней основных опор, включающими, пневматики, узлы крепления стоек шасси и другие составные части опор. Обе пары стоек разнесены на ширину фюзеляжа и создают одинаковую колею. Такое расположение стоек опор способствует увеличению боковой устойчивости самолета и, как утверждалось, предотвращает касание крылом земли при посадке или движении по земле с креном. Однако в реальной схеме велосипедного шасси, чтобы обеспечить потребную боковую устойчивость, используют боковые вспомогательные опоры.

Недостаток предложенной схемы состоит в том, что передняя и задняя опоры создают одинаковую колею, ограниченную шириной фюзеляжа, которая при проектировании определяется далеко не в первую очередь параметрами шасси и может оказаться недостаточной для отказа от боковых вспомогательных опор.

Таким образом, техническое решение, описанное в патенте US2659555, не может обеспечить боковую устойчивость самолета и предотвратить касание крылом земли при посадке или движении по земле с креном.

Технический результат заключается в обеспечении боковой устойчивости для предотвращения касания крылом земли при посадке или движении по земле с креном без подкрыльных вспомогательных опор.

Технический результат достигается тем, что в велосипедном шасси ЛА, содержащем переднюю и заднюю опоры, включающие стойки, пневматики, узлы крепления стоек шасси и другие составные части опор, стойки хотя бы одной из опор удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА на расстояние, не ограниченное шириной фюзеляжа и достаточное для обеспечения устойчивости к опрокидыванию.

Технический результат достигается также тем, что в велосипедном шасси ЛА стойки задней опоры удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА и создают колею , где Н - высота центра тяжести, b - продольная база, шасси, fтр - коэффициент бокового трения, а - вынос передней опоры, а колея передней опоры может быть любой ширины.

Технический результат достигается также тем, что в велосипедном шасси ЛА стойки передней опоры удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА и создают колею , где Н - высота центра тяжести, b - продольная база шасси, fтр - коэффициент бокового трения, с - вынос задней опоры, а колеи задней опоры может иметь любую ширину.

Технический результат достигается также тем, что в велосипедном шасси ЛА стойки передней и задней опор удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА.

Кроме того, технический результат достигается тем, что в велосипедном шасси ЛА ширина колеи передней опоры B1 больше ширины колеи задней опоры В2, причем

где Н - высота центра тяжести, α - угол между плоскостью симметрии ЛА и вертикальной плоскостью, включающей в себя одностороннюю переднюю и заднюю стойки в стояночном положении, fтр - коэффициент бокового трения, с - вынос задней опоры, а - вынос передней опоры.

Технический результат достигается также тем, что в велосипедном шасси ЛА ширина колеи задней опоры В2 больше ширины колеи передней опоры В1, причем

где Н - высота центра тяжести, α - угол между плоскостью симметрии ЛА и вертикальной плоскостью, включающей в себя одностороннюю переднюю и заднюю стойки в стояночном положении, fтр - коэффициент бокового трения, с - вынос задней опоры, а - вынос передней опоры.

Технический результат достигается также тем, что в велосипедном шасси ЛА ширина колеи передней опоры B1 равна ширине колеи задней опоры В2 и опоры расположены за пределами фюзеляжа, причем B12≥2fтрН, где Н - высота центра тяжести, fтр - коэффициент бокового трения.

Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показана схема велосипедного шасси в стояночном положении, крыло не показано, вид сбоку,

На фиг. 2 показана схема велосипедного шасси в стояночном положении, вид спереди,

На фиг. 3 показан ЛА при посадке с креном, вид спереди,

На фиг. 4 показана схема разнесения опор велосипедного шасси (вариант 1), вид сверху,

На фиг. 5 показан вид А фигуры 4,

На фиг. 6 показана схема разнесения опор велосипедного шасси (вариант 2), вид сверху,

На фиг. 7 показана схема разнесения опор велосипедного шасси (вариант 3), вид сверху,

На фиг. 8 показана схема разнесения опор велосипедного шасси (вариант 4), вид сверху.

Велосипедное шасси данного типа включает в себя опоры: переднюю 1 и заднюю 2, содержащие стойки, пневматики и узлы крепления стоек шасси и другие составные части опор, расположенные вдоль самолета. Передняя опора расположена впереди центра тяжести, задняя опора - сзади от центра тяжести. При этом нагрузка от веса самолета на заднюю опору составляет не менее 55% и не более 85% (фиг. 1, где b - продольная база шасси, ц.т.- центр тяжести).

Хотя бы одна из опор включает стойки, удаленные в стороны от плоскости симметрии ЛА на расстояние, зависящее от угла бокового капотирования ε. Этот параметр определяет минимальную ширину колеи шасси В (фиг. 2, фиг. 5), где Н - высота центра тяжести. За счет этого обеспечивается потребная устойчивость ЛА при движении с креном и исключается касание крылом земли при посадке без подкрыльных вспомогательных опор (фиг. 3, где γ - угол крена, h - значение смещения законцовки крыла, R - реакция опоры, G - сила тяжести ЛА).

Настоящее изобретение относится ко всем конструктивным исполнениям стоек шасси ЛА велосипедного типа, ко всем видам их крепления (на крыле, на фюзеляже) и убирания (в крыло, гондолы двигателей, обтекатели, фюзеляж).

Опрокидывание ЛА будет невозможно, если:

Gtgε≥Fтр, или tgε≥fтр, где Fтр - сила трения при боковом скольжении ЛА, 8 -угол бокового капотирования (фиг. 4, фиг. 5), fтр - коэффициент бокового трения, принимающий максимальное значение при сухой ВПП: fтрmах=0.85. Таким образом, из неравенства tgε≥fтр следует, что ε≥40.4°.

Рассмотрим вариант 1, когда разнесена задняя опора (фиг. 4, фиг. 5):

где L7-8 - длина отрезка между точками 7 и 8, 7 и 7′ - точки соприкосновения передней опоры с опорной поверхностью, 8 и 8′ - точки соприкосновения задней опоры с опорной поверхностью.

Из подобия треугольников, образованных точками 7, 4, 5 и 7, 3, 8:

где а - вынос передней опоры, m - длина отрезка между точками 4 и 5, 4 - точка проекции центра тяжести на опорную поверхность. Условие не опрокидывания:

следовательно:

Задняя опора воспринимает нагрузку от 55% до 85% взлетной массы. Рассмотрим два крайних случая, когда задняя опора воспринимает 55% и 85% взлетной массы.

1) а=0.55b

Величиной H2fтр2 по сравнению с а2 можно пренебречь, тогда в первом приближении В≥3,1Н.

2) а=0.85b

Величиной H2fтр2 по сравнению с а2 можно пренебречь, тогда в первом приближении В≥2Н.

Такими образом, в зависимости от воспринимаемой нагрузки на заднюю опору (55…85%) ширина колеи принимает значения:

Расчет производится аналогичным способом и для варианта 2 разнесения передней опоры (фиг. 5, фиг. 6):

Из подобия треугольников, образованных точками 8, 4, 5 и 8, 3, 7:

где с - вынос задней опоры.

Условие не опрокидывания:

следовательно:

Передняя опора воспринимает от 15% до 45% взлетной массы. Рассмотрим два крайних случая, когда передняя опора воспринимает 15% и 45% взлетной массы.

1) с=0.15b

Величиной H2fтр2 по сравнению с c2 можно пренебречь, тогда в первом приближении В≥11.33Н.

2) с=0.45b

Величиной H2fтр2 по сравнению с c2 можно пренебречь, тогда в первом приближении В≥3.8Н.

В зависимости от воспринимаемой нагрузки на переднюю опору (15…45%) ширина колеи может принимать значения:

Рассмотрим вариант 3, когда разнесены стойки передней и задней опор (фиг. 7), при этом колея задней опоры больше колеи передней опоры.

Тогда:

Площадь S трапеции, образованной точками 7, 9, 3, 8; где 9 - проекция точки 7 на плоскость симметрии ЛА, 3 - проекция точки 8 на плоскость симметрии летательного аппарата:

где L1 - расстояние от передней стойки шасси до плоскости симметрии ЛА, L2 - расстояние от задней стойки шасси до плоскости симметрии ЛА.

Площадь S трапеции, образованной точками 7, 9, 4, 6:

где L3 - отрезок, построенный параллельно основаниям трапеции, образованной точками 7, 9, 3, 8 и проходящий через точку 4.

Площадь S трапеции, образованной точками 6, 4, 3, 8:

Площадь S трапеции, образованной точками 7, 9, 3, 8, равна сумме площадей трапеций, образованных точками 7, 9, 4, 6 и 6, 4, 3, 8:

S7938=S7946+S6438

или

тогда:

Трапеция, образованная точками 7, 9, 4, 6:

где α - угол между отрезками L9-3 и L7-8.

Трапеция, образованная точками 6, 4, 3, 8:

Треугольник, образованный точками 5, 4, 6:

Рассмотрим треугольник (фиг. 5):

tgε≥fтр, a fтрmax=0.85, тогда:

m≥0.85H,

тогда:

тогда:

тогда:

где B1 - колея передней опоры.

тогда:

где В2 - колея задней опоры.

Рассмотрим вариант 4, когда разнесены стойки передней и задней опор (фиг. 8), при этом колея передней опоры больше колеи задней опоры. Расчет производится аналогичным способом, как и для общего случая, когда колея задней опоры больше колеи передней опоры. Тогда:

тогда:

где B1 - колея передней опоры

тогда:

где В2 - колея задней опоры.

Рассмотрим случай, когда опоры разнесены на одинаковое расстояние от плоскости симметрии ЛА:

Воспользуемся уже выведенными формулами значений передней и задней колеи. В данном случае α=0°, тогда:

Итак, в случае разнесения одной из опор ЛА, достаточными для обеспечения боковой устойчивости и предотвращения касания крылом земли при посадке или движении по земле с креном без подкрыльных вспомогательных опор являются значения ширины колеи задней опоры В55…85≥3Н…2Н, а значения ширины колеи передней опоры В15…45≥11.3Н…3.8Н.

В том случае, когда разнесены обе опоры велосипедного шасси летательного аппарата:

1. Ширина колеи передней опоры может принимать любые значения, если ширина колеи задней опоры обеспечивает достаточную устойчивость, и наоборот, ширина колеи задней опоры может принимать любые значения, если ширина колеи передней опоры обеспечивает достаточную устойчивость.

2. Случай, когда колея задней опоры больше колеи передней опоры:

3. Случай, когда колея передней опоры больше колеи задней опоры:

4. Опоры разнесены на одинаковое расстояние от плоскости симметрии ЛА:

Такие значения ширины колеи являются достаточными для обеспечения устойчивости и позволяют отказаться от боковых вспомогательных опор, что приводит к уменьшению массы ЛА, уменьшению аэродинамического сопротивления, уменьшению нагрузки на плиты взлетно-посадочной полосы в отличие от стандартной схемы велосипедного шасси. Такая схема расположения опор может быть применена, например, на самолетах типа «летающее крыло».

1. Велосипедное шасси ЛА, содержащее переднюю и заднюю опоры, включающие стойки, пневматики, узлы крепления стоек шасси и другие составные части опор, отличающееся тем, что стойки хотя бы одной из опор удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА на расстояние не ограниченное шириной фюзеляжа и достаточное для обеспечения устойчивости к опрокидыванию.

2. Велосипедное шасси ЛА по п. 1, отличающееся тем, что стойки задней опоры удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА и создают колею , где Н - высота центра тяжести, b - продольная база, шасси, fтр - коэффициент бокового трения, а - вынос передней опоры, а ширина колеи передней опоры может принимать любые значения.

3. Велосипедное шасси ЛА по п. 1, отличающееся тем, что стойки передней опоры удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА и создают колею , где Н - высота центра тяжести, b - продольная база шасси, fтр - коэффициент бокового трения, с - вынос задней опоры, а ширина колеи задней опоры может принимать любые значения.

4. Велосипедное шасси ЛА по п. 1, отличающееся тем, что стойки передней и задней опор удалены в стороны от плоскости симметрии ЛА.

5. Велосипедное шасси ЛА по п. 4, отличающееся тем, что ширина колеи передней опоры B1 больше ширины колеи задней опоры В2, причем

где Н - высота центра тяжести, α - угол между плоскостью симметрии ЛА и вертикальной плоскостью, включающую в себя одностороннюю переднюю и заднюю стойки в стояночном положении, fтр - коэффициент бокового трения, с - вынос задней опоры, а - вынос передней опоры.

6. Велосипедное шасси ЛА по п. 4, отличающееся тем, что ширина колеи задней опоры В2 больше ширины колеи передней опоры В1, причем

где Н - высота центра тяжести, α - угол между плоскостью симметрии ЛА и вертикальной плоскостью, включающую в себя одностороннюю переднюю и заднюю стойки в стояночном положении, fтр - коэффициент бокового трения, с - вынос задней опоры, а - вынос передней опоры

7. Велосипедное шасси ЛА по п. 4, отличающееся тем, что ширина колеи передней опоры B1 равна ширине колеи задней опоры В2 и расположены за пределами фюзеляжа, причем B12≥2fтрН, где Н - высота центра тяжести, fтр - коэффициент бокового трения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области летательных аппаратов. Летательный аппарат содержит фюзеляж с кабиной управления, прикрепленное сверху к фюзеляжу крыло треугольной формы, двигатели, установленные с возвышением над крылом, хвостовое оперение и шасси.

Изобретение относится к способу изготовления тяги из композитного материала из волокнистой заготовки. .

Изобретение относится к области авиастроения, более конкретно, к узлу крепления траверсы стойки шасси самолета к каркасу крыла. .

Самолет // 2256587
Изобретение относится к самолетам, выполненным по аэродинамической схеме “утка”. .

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к конструкции шасси. .

Изобретение относится к авиационной и аэрокосмической технике, в частности к тяжелонагруженным шарнирным узлам шасси. .
Наверх