Шасси летательного аппарата.

Шасси́ летательного аппарата — система опор летательного аппарата (ЛА), обеспечивающая его стоянку, передвижение по аэродрому или воде при взлёте, посадке и рулении.

Обычно представляет собой несколько стоек, оборудованных колёсами, иногда используются лыжи или поплавки. В некоторых случаях используются гусеницы или поплавки, совмещенные с колесами. «Шасси» — общий термин. Как правило, различают «опоры» («стойки» или «ноги») шасси, уточняя, какая именно. Например, говорят: правая основная опора шасси или правая основная стойка шасси.

Разновидности

• С хвостовым колесом (двухстоечное шасси). Главные опоры или опора расположены впереди центра тяжести самолёта, а вспомогательная (хвостовая) — позади (см. Douglas DC-3, Ан-2). В качестве хвостовой опоры ранее часто применяли «костыль» — конструкцию без колеса, работающую на скольжение по грунту (аэродромы были грунтовые). Позже в конструкцию костыля ввели маленькое цельнометаллическое колёсико (для эксплуатации с аэродромов с твёрдым покрытием), затем стали использоваться хвостовые опоры с небольшим пневматическим колесом — т.н. «дутиком».
• С передним колесом (трёхстоечное шасси). Переднее (носовое) колесо расположено впереди центра тяжести, а главные опоры позади центра тяжести. На стойку в носовой части фюзеляжа обычно приходится 10—15 % массы. Получили распространение в период Второй мировой войны и в послевоенные годы. (см., например, Boeing 747, Ту-154). Иногда на некоторых ЛА (см. Ил-62, Ту-144) дополняется выдвижной дополнительной стойкой в хвосте для предотвращения опрокидывания ЛА на хвост на аэродроме при неправильном перемещении пассажиров по салону (смещении центровки). Многие тяжёлые ЛА с трёхстоечным шасси в хвостовой части фюзеляжа имеют убираемую в полёте конструкцию для предотвращения касания фюзеляжем покрытия ВПП при взлёте и посадке, так называемая предохранительная хвостовая пята.
• Велосипедного типа. Две главные опоры расположены в фюзеляже, впереди и позади центра тяжести аппарата. Две боковые поддерживающие опоры крепятся по бокам (обычно на законцовках крыла). Применяется для удаления гондол для шасси и двигателей на крыле, то есть создания «аэродинамически чистого» крыла (см. М-4 и Мясищев 3М, Boeing B-47 Stratojet, Boeing B-52 Stratofortress, Lockheed U-2, Як-25, -27, -28). Следствием такого расположения является усложнённая техника посадки самолёта и затруднение модернизации бомбоотсеков, а также использования внешней подвески вооружения.

Разновидностью велосипедного шасси является шасси планёра с единственным подфюзеляжным полуутопленным колесом.

У тяжёлых летательных аппаратов иногда число колёс шасси составляет несколько десятков, объединяемых в тележки. Тележки шасси обычно бывают одноосные, двух- или реже трёхосные. На каждой оси установлена обычно пара колёс. Их так и называют: передняя пара, средняя или задняя пара. Парные колёса снижают давление на покрытие аэродрома, а также дублируют друг друга в случае прокола пневматика. Иногда на одной оси ставят не два, а четыре колеса.

Также на тяжёлых самолётах часто могут быть не две, а несколько основных стоек. Например, на Боинге-747, помимо левой и правой основных стоек, имеются две средние подфюзеляжные стойки. На Ил-76 с каждого борта установлены продольно по две основные стойки. А на вертолётах Ми-14, Ка-32 имеются две передние и две основные стойки шасси.

Конструкция

Основными элементами шасси летательного аппарата являются:

• амортизационные стойки — для обеспечения максимальной плавности хода при движении по аэродрому, на разбеге и пробеге, а также гашения ударов, возникающих в момент приземления (часто используются многокамерные азото-масляные длинноходные амортизаторы, в которых функцию пружинного элемента выполняет закачанный под строго определённым давлением технический азот). На многоколёсных тележках шасси могут быть установлены также дополнительные амортизаторы — стабилизирующие демпферы.
• колёса (пневматики) различных типоразмеров. Барабаны колёс часто изготавливаются из сплавов на основе магния (в отечественной авиатехнике такие колёса окрашены в зелёный цвет). На современных самолётах пневматики, как правило, бескамерные, и накачиваются воздухом или техническим азотом[1] (использование последнего обусловлено предотвращением конденсации газа, с последующим замёрзанием его на высоте, с образованием опасного льда; азот дешёв, не горит). Резина самолётов, эксплуатируемых только с ИВПП, как правило не имеет никакого рисунка, кроме нескольких продольных кольцевых водоотводящих канавок для уменьшения эффекта аквапланирования, а также контрольных углублений для простоты определения степени износа. Форма резины в поперечном сечении близка к круглой (как на мотоциклах), для обеспечения максимального контактного пятна колеса при посадке с креном.пневматики снабжены дисковыми или колодочными тормозами с гидравлическим, пневматическим или электрическим приводом, для движения по аэродрому и уменьшения длины послепосадочного пробега. На пассажирских и тяжёлых машинах широкое распространение получили многодисковые тормоза с гидравлическим приводом, часто имеющие принудительное охлаждение барабанов.
• система раскосов, тяг и шарниров, воспринимающих реакции земли и крепящих амортизационные стойки и колёса к крылу и фюзеляжу, одновременно служащее механизмом уборки-выпуска.

У многих летательных аппаратов после взлёта шасси убирается в фюзеляж (Як-42, МиГ-31, Ан-12, Ту-22М, Boeing 737 и мн. др.); гондолы шасси на крыле — например, (Ту-16, Ту-154) или гондолы шасси, организованные в мотогондолах двигателей (Douglas DC-3, Ил-18, Ан-24, Ту-95). После уборки отсеки (гондолы) шасси обычно закрываются створками, что улучшает обтекаемость: например, наличие створок — одно из отличий Ил-14 от Ил-12, наряду с другими изменениями сделавшее возможным продолжать нормальный полёт при отказе одного двигателя. Однако на некоторых машинах с поперечной уборкой основных опор, когда боковина колеса убирается заподлицо с фюзеляжем и практически не нарушает обтекания (Ан-148, Boeing 737), створки закрывают отсек шасси не полностью.

У небольших и относительно тихоходных летательных аппаратов (и почти на всех вертолётах) шасси, как правило, не убирается и имеет конструкцию, допускающую замену колёс лыжами (полозьями) или поплавками. Некоторые из таких неубирающихся шасси закрываются обтекателями, снижающими аэродинамическое сопротивление (Ju 87). На многих вертолётах зарубежного производства широко применяются полозья, имеющие очень лёгкую и простую конструкцию. Для перемещения такого вертолёта по аэродрому приходится устанавливать транспортировочные колёса или применять специальные транспортировочные тележки.

Система уборки-выпуска

В качестве механизма уборки шасси сейчас в основном используется гидропривод, ранее широко применялся пневматический (например, все самолёты МиГ, вплоть до первых серий МиГ-23 имели пневматический привод шасси), или электропривод — например, на Ту-95, где каждая стойка убирается электромеханизмом МПШ-18 с двумя моторами постоянного тока мощностью 2600 ватт). В качестве приводных механизмов обычно используются гидроцилиндры, одним концом закреплённые на самолёте, вторым — на опоре шасси. Для надёжной фиксации опор в убранном (чтобы исключить затраты энергии на удержание опор) и выпущенном (для исключения самоуборки на земле) положениях используются замки или иные фиксирующие устройства, например, механизм распора.

Конструкцию шасси разработчики стараются не усложнять, но некоторые модели самолётов имеют порою довольно сложную кинематику. Например, на многих самолётах Туполева применялся механизм переворота тележки — в процессе уборки тележка шасси поворачивалась вдоль на 90 градусов, для оптимальной укладки в гондолу шасси (Ту-16, Ту-22, Ту-95, Ту-104, Ту-134, Ту-144 Ту-154) — а на Ту-160 стойки ещё и укорачиваются и смещаются ближе к фюзеляжу. Похожая система переворота установлена на перехватчике МиГ-31 (но в другую сторону). Также для уменьшения внутреннего объёма отсека шасси применяется разворот оси колеса (или колёс) на 90 градусов (МиГ-29, Су-27, Ил-76 и др.). На самолётах МиГ-23/27 конструкция механизма уборки шасси совершенно оригинальная — колесо, по сути, втягивается в фюзеляж по сложной траектории.

В качестве замка убранного положения чаще всего используется крюковый замок — на опоре установлена серьга, после входа в ловитель замка запираемая там крюком. В качестве замков выпущенного положения в конструкцию подкосов-цилиндров уборки-выпуска (цилиндров, входящих в силовую схему шасси, точка крепления которых лежит ближе к оси колёс, чем к точке подвески стойки к самолёту, что позволяет цилиндру воспринимать значительные боковые усилия, воздействующие на шасси) включаются цанговые замки — в цилиндре установлена цанговая пружина, перья которой входят в проточку на штоке либо загоняют в проточку шарики, фиксируя тем самым шток.

Если в конструкции опоры нет подкоса-цилиндра, то чаще для фиксации опоры в выпущенном положении применяется крюковый замок, фиксирующий один из подкосов, либо механизм распора — двухзвенник, установленный между стойкой и складывающимся подкосом. При выпуске опоры двухзвенник раскладывается, а после прохода нейтрали (положения, когда оба звена образуют прямую) незначительно складываются в направлении обратного прогиба. Такая конструкция предотвращает случайное складывание механизма распора — сжимающие нагрузки, которые возникают при горизонтальных силах на шасси, стремящихся сложить подкос, будут действовать лишь на увеличение обратного прогиба механизма распора, а обратный прогиб ограничен упорами.

В системе уборки-выпуска шасси выстроены зависимости, обеспечивающие правильную последовательность работы. Например, замок убранного положения открывается только после открытия створок, а давление в цилиндр выпуска опоры подаётся только после открытия замка, чтобы обеспечить открытие замка с меньшей нагрузкой. Зависимости могут быть обеспечены как конструкцией гидроагрегатов (окнами перепуска в цилиндрах, гидропереключателями), так и электрически — концевыми выключателями или иными датчиками, от которых управляются гидроагрегаты.

В обязательном порядке шасси имеет сигнализацию — зелёные лампы выпущенного положения каждой опоры, зачастую также красные или жёлтые лампы промежуточного положения (открыты одновременно и замок убранного положения, и замок выпущенного, открыты створки), при убранных шасси и закрытых створках сигнализация шасси в соответствии с эргономической концепцией «тёмной кабины» не горит, однако на некоторых старых типах ВС (например, на Ту-104) красные лампы сигнализируют об убранном положении шасси и горят в крейсерском полёте.

Так как выпуск шасси, в отличие от уборки, является одним из главных факторов безопасного завершения полёта, то ЛА оснащается несколькими раздельными системами выпуска. Например, на Ту-154 уборка шасси возможна только от первой гидросистемы, выпуск — от любой из трёх гидросистем, причём для выпуска от второй и третьей гидросистем некоторая часть агрегатов дублирована (на замках убранного положения установлены цилиндры аварийного открытия, цепь открытия замков проложена в обход цилиндров створок, что делает полное открытие створок необязательным для начала выпуска опор). На Ту-95 один двигатель МПШ и пара соленоидов открытия замка убранного положения питаются от левой сети 27 В, второй двигатель и пара соленоидов — от правой, при нормальной работе системы они работают одновременно. На некоторых машинах (напр., Ан-12) как выпуск, так и уборка шасси возможны от любой из двух гидросистем, с чем связан случай посадки Ан-12 с незамкнутыми в выпущенном положении шасси — при уборке после взлёта кран одной гидросистемы был забыт в положении «Уборка», перед посадкой кран второй гидросистемы был поставлен в положение «Выпуск» и пилот также забыл поставить его в нейтраль, в результате опоры из-за противодействия двух гидросистем не удерживались в выпущенном положении. На летательных аппаратах с одной основной гидросистемой для резерва выпуска шасси может использоваться система, подающая в гидроцилиндр(-ы) воздух или азот под высоким давлением из пневмосистемы самолёта или из аварийного баллона. После такого аварийного выпуска на земле выполняется специальная процедура по удалению газа из гидросистемы шасси (т. н. «прокачка»).

Также для обеспечения аварийного выпуска шасси при отказе гидросистем на многих ВС проложена проводка механического открытия замков убранного положения, а опоры проектируются так, чтобы скоростной напор не мешал или помогал выпуску опор — опоры убираются поперёк потока, в этом случае они выпускаются под собственным весом, а встают на замки при касании земли либо за счёт связанных с ними створок, которые при выпуске подхватываются потоком и тянут опору; либо опоры убираются против потока (почти всегда так выполняется носовая опора) и в начале выпуска работает в основном гравитация, в конце — скоростной напор.

На самолётах Ан-72, Ан-74 вообще нет замков убранного положения основных опор — они в полёте лежат на створках, а створки удерживаются своими замками закрытого положения, надёжно защищёнными створками от попадания грязи на рулении и разбеге. При ручном открытии замков после выпуска опор створки закрываются специальной лебёдкой, так как в открытом положении они висят ниже опор.