Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

Одним из эффективных способов предотвращения шимми является применение спаренных колес, неподвижно соединен­ ных с осью, которая вращается вместе с колесами. При возник­ новении колебаний радиусы кривизны траектории каждого из колес получаются различными (фиг. 14.19), а следовательно, должны быть различны и их поступательные скорости. Но это возможно только при проскальзывании контактных площадок,

так как окружные скорости обоих колес одинаковы. Лобовые силы проскальзывания создают момент, стремящийся развер­ нуть колеса по направлению движения. Работа, рассеиваемая колесами, получается значительной, и возникшие колебания быстро затухают. Недостаток такого способа борьбы с шимми состоит в повышенном износе пневматиков. Поэтому этот спо­ соб иногда сочетается с применением демпферов.

314. В эксплуатации необходимо прежде всего следить за правильностью зарядки демпфера жидкостью. Недозарядка мо­ жет привести к выходу его из строя и, следовательно, неизбеж­ ному возникновению шимми. Недопустимы также люфты в узлах элементов, соединяющих демпфер с вилкой и со стой­ кой. При наличии люфтов демпфер вступает в работу с запаз­ дыванием. Опасно также наличие люфтов в подшипниках ко­ лес. Такие люфты дают степени свободы углового поворота плоскости колеса и могут привести к шиммированию колес ос­ новных стоек. Внимательно также надо осматривать узлы креп­ ления стойки, боковые подкосы и другие элементы, наличие значительных зазоров в которых также обеспечивает дополни­ тельные степени свободы и снижает критическую скорость шимми.

§ 14.3. ПОНЯТИЕ О ДРУГИХ ВИДАХ КОЛЕБАНИЙ

Рассмотрим кратко три вида колебаний: колебания самоле­ та на посадке типа «прогрессирующий козел», дисторные коле­ бания стойки шасси с многоколесной тележкой и вынужденные колебания частей конструкции, вызываемые двигателями. По­ следний вид колебаний возможен и на земле, и в воздухе.

350

315. «Прогрессирующим козлом» называются колебания са­ молета при посадке, происходящие с отрывом от земли. Это опасное явление исследовано Гуреевым Д. И. В процессе ко­ лебаний «прогрессирующий козел» самолет после касания ко­ лесами земли совершает ряд последовательных прыжков с на­ растающей амплитудой в вертикальной плоскости. Высота под­ скока может достигнуть нескольких метров, что вызывает ава-

рию. Основная причина таких колебаний — посадка на повы­ шенных скоростях и ошибки в технике пилотирования.

Предположим, что летчик на повышенной скорости выпол­ няет посадку на переднюю стойку (фиг. 14.20,в). Грубая по­ садка на переднюю стойку способствует накоплению ею зна­ чительной энергии, интенсивному вращению самолета в сторо­ ну увеличения угла атаки (фиг. 14.20,а, б) и взмыванию самоле­ та в воздух. Неправильное действие летчика рулем высоты — резкая отдача от себя ручки управления в момент посадки (при обжатии амортизации) с последующим взятием ручки на себя при распрямлении амортизации— убыстряет процесс выхода самолета на большие углы атаки и отрыв от земли.

Для того, чтобы произошло несколько прыжков, начальная скорость посадки должна быть достаточно большой для ком­ пенсации потерь энергии от лобового сопротивления и сил тре­ ния.

316. При возникновении «прогрессирующего козла» летчик должен зафиксировать ручку управления или использовать ав­ томатическое управление. Можно также ликвидировать насту­ пившие колебания с помощью отклонения рулей вручную. Од­ нако малейшее запаздывание в действии рулями может при­ вести к раскачке самолета.

Шасси с неудачно подобранными параметрами могут содей­

351

лесообразно также увеличивать коэффициенты гистерезиса амортизаторов. Это приводит к увеличению рассеивания энер­ гии колебаний. Особенно благоприятно сказывается увеличение гистерезиса передней стойки на обратном ходе. В этом случае ее распрямление происходит значительно медленнее основной стойки. Благодаря этому уменьшается угол атаки и прирост подъемной силы самолета при его движении вверх. Полезным является увеличение продольной базы Ь. Чем больше база шасси, тем при тех же обжатиях амортизационных стоек мень­ ше возможный диапазон изменения углов атаки крыла. Само­ леты с крыльями малых удлинений более опасны при разви­ тии «прогрессирующего козла», чем самолета с крыльями боль­ шого удлинения. Это объясняется большим запасом по углам атаки (anocCaKp)t а следовательно, и по подъемной силе.

317.При движении самолета на шасси с многоколесными

ми. Колебания сопровождаются образованием весьма глубокой волнообразной колеи (фиг. 14.21). Поэтому их принято назы­ вать дисторными (от латинского distorio — искривление).

Колебания совершаются в вертикальной плоскости симмет­ рии. Стойка периодически изгибается в направлении и против движения самолета, а тележка поворачивается вокруг оси под­ вески. При некоторых условиях возможно также закручивание стойки. Колебания происходят за счет энергии движущегося самолета; каналом, по которому эта энергия поступает в си-

V

Фиг. 14.21

стему, являются силы взаимодействия грунта и тележки. Пре­ образование энергии в колебательную происходит за счет взаи­ модействия изгиба стойки и поворота тележки.

Дисторные колебания вызывают значительные нагрузки на шасси, крыло, фюзеляж и хвостовое оперение ввиду совпадения их частоты с частотой собственных колебаний этих частей кон­ струкции. Появляется сильная тряска. Колебания представля­

352

ют особую опасность для транспортных самолетов с недоста­ точно прочно закрепленной в групповой кабине техникой.

318. В эксплуатации подготовка самолетов к полетам с грунтовых аэродромов должна включать изучение частотных характеристик агрегатов и транспортируемых грузов. Особое внимание следует обращать на узлы и агрегаты конструкции, имеющие собственные частоты 5—20 Гц. В случае возбуждения самоколебаний элементы конструкции подлежат тщательному осмотру и проверке их работоспособности.

При появлении сильной тряски транспортного самолета на разбеге надо после отрыва самолета проверить надежность швартовки грузов и техники. Так как при дисторных колебани­ ях разрушается ВПП, необходимо исключить возможность встречи с колеей самолетов, образовавшейся после их посадки.

Из конструктивных мер предупреждения дисторных колеба­ ний полезными могут быть: создание стоек с повышенной жест­ костью, применение достаточно эффективных гасителей коле­

баний тележки.

319. Вынужденные колебания, вызываемые двигателем, воз­ никают из-за неуравновешенности вращающихся частей и вин­ та. Возмущающие силы — периодические. Частоты двигатель­

ло периодов изменения силы за один оборот. Для поршневых

ми, соответствующими k* со звездочкой, наиболее опасны. Диа­ пазон эксплуатационных оборотов ПД составляет 50С —

— 3000 об/мин, ТРД — 5000—12000 об/мин, поэтому шлд < штрд. Возбуждающие силы от двигателей через узлы крепления пе­ редаются на упругую конструкцию самолета (вертолета), вы­ зывая колебания как самой конструкции, так и отдельных агрегатов. Амплитуды вибраций при резонансе могут достигать значительных величин для агрегатов с малым демпфировани­ ем. К таким агрегатам относятся: тяги управления, приборные доски, блоки оборудования, трубопроводы, установки самих двигателей и др. Для крыла, оперения, фюзеляжа даже резо­ нанс не представляет опацрости, так как возбуждающие силы относительно малы, а собственное демпфирование этих конст­ рукций достаточно велико.

Г л а в а XV

УЗЛОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТЫ КРЕПЛЕНИЯ

§ 15.1. НЕПОДВИЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Неподвижные узловые соединения в зависимости от предъ­ являемых к ним требований могут выполняться разъемными и

неразъемными.

320. Неподвижные неразъемные соединения выполняются обычно в виде заклепочных, болтовых и сварных соединений (стыки листов обшивки; соединения обшивки со стрингерами, нервюрами, шпангоутами; соединения участков стенок и поясов

авиационных конструкциях. В зависимости от действующих на­ грузок заклепки рассчитываются на срез и разрыв, а листы на смятие.

Р 3раст — с и л а , р а з р ы в а ю щ а я з а к л е п к у ;

Рзрас1 = p-t-b,

где р — среднее значение разрежения в рассматриваемом ме­ сте заклепочного соединения;

t — шаг заклепок;

b — шаг стрингеров (фиг. 15.1). Условия прочности склепываемых листов:

на смятие (по отверстию склепываемых листов)

где 8 — толщина листа; Р3— сила, приходящаяся на заклепку;

°смпред— предельное напряжение смятия, равное 1,5ав.

322. Стыки обшивки крыла, оперения и фюзеляжа разделя ются на продольные и поперечные (фиг. 15.2).

Поперечный, стык

Фиг. 15.2

В чисто лонжеронных конструкциях продольный и попереч­ ный стыки работают на передачу касательных усилий от кру­ тящего момента Мк. В моноблочных конструкциях попереч­ ный стык обшивки работает на передачу нормальных усилий от Л1 и касательных усилий от .Ик, а продольный — на пе­

356

редачу касательных усилий от И4К и касательных усилий от поперечной силы при работе обшивки на поперечный изгиб.

Стык стенки лонжерона так же, как и стенки моноблочного крыла, обычно осуществляется с помощью накладки (фиг. 15.3), передающей поперечную силу Q, действующую в месте стыка

Накладка

А/+АА/

Фиг. 15.4

где п — число заклепок по одну сторону стыка;

М — момент силы Q относительно ц.ж. заклепочного сое­ динения;

г — расстояние заклепки до ц.ж.

Заклепки, соединяющие стенку с поясом (или с панелью в моноблочной конструкции), работают на срез. Сила, действую­ щая на заклепку, определяется из равновесия элемента стенки

(фиг. 15.4)

Р = У ^ пг

Q

где q — касательные усилия в стенке q = ——;

JJCT

t — шаг заклепок;

m— число рядов заклепок.

Взависимости от величины усилий, передаваемых заклепоч­ ными соединениями, применяются одно- и многорядные швы,

различные диаметры и материалы заклепок. При больших зна­ чениях усилий вместо заклепок применяют винты и болты. По­ рядок работы и расчета этих соединений такой же, как и за­ клепочных.

357