Tren de aterrizaje de aviones

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El tren de aterrizaje de una aeronave  es un sistema de apoyo a una aeronave (LA), que asegura su estacionamiento, movimiento a lo largo de un aeródromo o agua durante el despegue , aterrizaje y rodaje .

Suele estar formado por varios racks equipados con ruedas , a veces se utilizan esquís o flotadores . En algunos casos se utilizan orugas o flotadores, combinados con ruedas. " Chasis " es un término general , consiste en soportes (también llamados montantes o patas). Por ejemplo, dicen: "tren de aterrizaje principal derecho" o "tren de aterrizaje delantero", el uso de la palabra "chasis" en relación con un soporte es incorrecto.

Variedades

Chasis de ruedas

• Con rueda de cola (tren de aterrizaje de dos columnas). El apoyo principal o soporte se ubica frente al centro de gravedad de la aeronave, y el auxiliar (cola) se encuentra detrás ( Douglas DC-3 , An-2 ). Anteriormente, una "muleta" se usaba a menudo como soporte de cola: una estructura sin rueda, que funcionaba para deslizarse por el suelo (los aeródromos no estaban pavimentados). Más tarde, se introdujo una pequeña rueda completamente metálica en el diseño de la muleta (para operar desde aeródromos de superficie dura), luego comenzaron a usarse soportes de cola con una pequeña rueda neumática, los llamados. "Dutik".
• Con rueda delantera (chasis de tres columnas). La rueda delantera (nariz) está ubicada frente al centro de gravedad y los soportes principales están detrás del centro de gravedad. El bastidor en la parte delantera del fuselaje suele representar el 10-15% de la masa. Se generalizaron durante la Segunda Guerra Mundial y en los años de la posguerra. (ver, por ejemplo, Boeing 747 , Tu-154 ). A veces, en algunos aviones ( Il-62 , Tu-114 ) se complementa con un estante adicional retráctil en la cola para evitar que el avión vuelque en la cola en el aeródromo en caso de movimiento incorrecto de pasajeros alrededor de la cabina (cambio de centrado ). Muchos aviones pesados ​​con tren de aterrizaje triciclo en la parte trasera del fuselaje tienen un diseño de vuelo retráctil para evitar que el fuselaje toque la pista durante el despegue y el aterrizaje, el llamado talón de cola de seguridad (por ejemplo, Tu-144 ).
• Tipo de bicicleta . Dos soportes principales están ubicados en el fuselaje, delante y detrás del centro de gravedad del dispositivo. Dos soportes de soporte laterales están unidos a los lados (generalmente en las puntas de las alas). Se utiliza para quitar las góndolas del tren de aterrizaje y los motores del ala, es decir, para crear un ala "aerodinámicamente limpia" (ver M-4 y Myasishchev 3M , Boeing B-47 Stratojet , Boeing B-52 Stratofortress , Lockheed U- 2 , Yak-25 , -27 , -28 ). La consecuencia de esta disposición es la complicada técnica de aterrizaje de la aeronave y la dificultad de mejorar las bahías de bombas, así como el uso de una suspensión de armamento externa.

Una variación del chasis de la bicicleta es el chasis del planeador con una sola rueda ventral semiempotrada.

En los aviones pesados, a veces el número de ruedas del tren de aterrizaje es de varias docenas, combinadas en bogies . Los bogies de chasis suelen ser de un solo eje, de dos o, con menos frecuencia, de tres ejes. Cada eje suele tener un par de ruedas. Se llaman así: par delantero, par medio o trasero. Las ruedas emparejadas reducen la presión sobre la superficie del aeródromo y también se duplican entre sí en caso de pinchazo de neumático. A veces ponen no dos, sino cuatro ruedas en un eje.

Además, en aviones pesados, a menudo puede haber no dos, sino varios bastidores principales. Por ejemplo, en un Boeing 747, además de los puntales principales izquierdo y derecho, hay dos puntales centrales ventrales. En el IL-76 , se instalan dos bastidores principales longitudinalmente a cada lado. Y en los helicópteros Mi-14 , Ka-32 hay dos trenes de aterrizaje delanteros y dos principales.

Chasis de esquí

Tipo de esquís . Se utiliza para aterrizar en la nieve. Se puede usar con ruedas.

También muy utilizado en helicópteros .

Tren de aterrizaje flotante

Se utiliza para aterrizar hidroaviones en el agua. Se puede usar con ruedas.

Construcción

Los elementos principales del tren de aterrizaje de una aeronave son:

• Puntales amortiguadores  : para garantizar la máxima suavidad de movimiento al conducir por el aeródromo, en el despegue y en la carrera, así como para amortiguar los golpes que se producen en el momento del aterrizaje (a menudo se utilizan amortiguadores de carrera larga de aceite de nitrógeno de múltiples cámaras). , en el que la función de un elemento de resorte se realiza mediante nitrógeno técnico bombeado bajo una presión estrictamente definida). En bogies de chasis de ruedas múltiples, también se pueden instalar amortiguadores adicionales: amortiguadores estabilizadores.
• ruedas (neumáticas) de varios tamaños. Los tambores de las ruedas a menudo están hechos de aleaciones a base de magnesio (en los aviones domésticos, estas ruedas están pintadas de verde). En los aviones modernos, la neumática, por regla general, no tiene cámara y se bombea con aire o nitrógeno técnico [1] (el uso de este último se debe a la prevención de la condensación de gas , seguido de su congelación en altitud, con la formación de hielo peligroso; el nitrógeno es barato, no se quema). La goma de las aeronaves operadas solo desde la pista, por regla general, no tiene ningún patrón , a excepción de varias ranuras de drenaje anulares longitudinales para reducir el efecto del aquaplaning , así como ranuras de control para facilitar la determinación del grado de desgaste. La forma de la goma en la sección transversal es casi redonda (como en las motocicletas), para garantizar la máxima superficie de contacto de la rueda al aterrizar con un balanceo.
  • Los neumáticos están equipados con frenos de disco o zapatas con accionamiento hidráulico, neumático o eléctrico, para el movimiento a lo largo del aeródromo y la reducción de la longitud de la carrera de aterrizaje . En los vehículos pesados ​​y de pasajeros, se utilizan ampliamente los frenos multidisco accionados hidráulicamente, a menudo con enfriamiento forzado de los tambores.
• un sistema de puntales, varillas y bisagras que perciben las reacciones de la tierra y sujetan los puntales y ruedas de suspensión al ala y al fuselaje , al mismo tiempo que sirven como mecanismo de retracción y liberación.

Para muchos aviones, después del despegue, el tren de aterrizaje se retrae en el fuselaje ( Yak-42 , MiG-31 , An-12 , Tu-22M , Boeing 737 y muchos otros); góndolas de chasis en el ala, por ejemplo, ( Tu-16 , Tu-154 ) o góndolas de chasis, integradas con góndolas de motor ( Douglas DC-3 , Il-18 , An-24 , Tu-95 ). Después de la limpieza, los compartimentos del tren de aterrizaje ( góndolas ) suelen cerrarse con flaps, lo que mejora la aerodinámica : por ejemplo, la presencia de flaps es una de las diferencias entre el IL-14 y el IL-12 , junto con otros cambios, que hicieron es posible continuar el vuelo normal si falla un motor. Sin embargo, en algunas máquinas con limpieza transversal de los soportes principales, cuando la pared lateral de la rueda se retrae al ras del fuselaje y prácticamente no perturba el flujo de aire ( An-148 , Boeing 737 ), las alas no cierran completamente el tren de aterrizaje. compartimiento.

En aeronaves pequeñas y relativamente lentas (y en casi todos los helicópteros), el tren de aterrizaje, por regla general, no es retráctil y tiene un diseño que permite la sustitución de las ruedas por patines (skids) o flotadores. Algunos de estos trenes de aterrizaje fijos están cubiertos por carenados que reducen la resistencia ( Ju 87 ). En muchos helicópteros de fabricación extranjera se utilizan ampliamente patines, que tienen un diseño muy ligero y sencillo. Para mover un helicóptero de este tipo por el aeródromo, es necesario instalar ruedas de transporte o utilizar carros de transporte especiales.

Sistema de limpieza

El tren de aterrizaje es retráctil para reducir la resistencia , es decir, aumentar la velocidad y el rango de vuelo, reducir el consumo de combustible. Tren de aterrizaje fijo equipado con aviones de baja velocidad (ejemplo: An-2 ) y la mayoría de los helicópteros (una de las excepciones: Mi-24 ).

Un accionamiento hidráulico ahora se usa principalmente como mecanismo de limpieza del tren de aterrizaje , anteriormente el neumático se usaba ampliamente (por ejemplo, todos los aviones MiG, hasta la primera serie MiG-23 tenían un tren de aterrizaje neumático), o un accionamiento eléctrico  , por ejemplo , sobre el Tu-95 , donde cada rack principal se retira mediante el electromecanismo MPSH-18 con dos motores DC con una potencia de 2600 watts. [2] Los cilindros hidráulicos casi siempre se utilizan como mecanismos de accionamiento hidráulico , fijados en el avión por un extremo y en el tren de aterrizaje por el otro. Para la fijación confiable de los soportes en las posiciones retraídas (para excluir los costos de energía para sostener los soportes) y liberadas (para excluir la autolimpieza en el suelo), se utilizan cerraduras u otros dispositivos de fijación, por ejemplo, un mecanismo de separación. En el primer avión con tren de aterrizaje retráctil (( Pe-2 , Li-2 ...) no había bloqueos para la posición retraída; si fallaba el sistema neumático o hidráulico, el tren de aterrizaje "se caía" ... [3] [ 4]

Los desarrolladores intentan no complicar el diseño del tren de aterrizaje, pero algunos modelos de aviones a veces tienen cinemáticas bastante complejas. Por ejemplo, en muchos aviones Tupolev, se usó un mecanismo de giro del bogie: en el proceso de limpieza, el bogie del chasis giró 90 grados a lo largo, para una colocación óptima en la góndola del chasis ( Tu-16 , Tu-22 , Tu-95 , Tu -104 , Tu-134 , Tu -144 Tu-154 ) - y en el Tu-160 , los bastidores también se acortan y se desplazan más cerca del fuselaje. Se instala un sistema de volteo similar en el interceptor MiG-31 (pero en la otra dirección). Además, para reducir el volumen interno del compartimento del tren de aterrizaje, se utiliza un giro del eje de la rueda (o ruedas) de 90 grados ( MiG-29 , Su-27 , Il-76 , etc.). En los aviones MiG-23/27, el diseño del mecanismo de retracción del tren de aterrizaje es completamente original: la rueda, de hecho, se introduce en el fuselaje a lo largo de una trayectoria compleja.

El diseño con retracción delantera en vuelo (por ejemplo, todos los soportes del IL-18 , el soporte delantero de los Boeing 737 , 777 ) permite, en caso de fallo del sistema hidráulico, que los soportes se suelten por su propio peso y presión del presión dinámica, basta con abrir las cerraduras de la posición retraída con un cable de emergencia. [5] En el Boeing 777, no hay ninguna cavidad de escape en el cilindro, y el escape es impulsado por el peso y la presión de la cabeza de velocidad, incluso en funcionamiento normal. Si los soportes están hechos con retracción en vuelo (Tu-134, Tu-154), entonces durante el lanzamiento es necesario vencer la resistencia de la presión de velocidad y en caso de una falla completa de los sistemas hidráulicos, el lanzamiento es imposible, para garantizar la liberación de emergencia en algunos tipos de aeronaves hay una bomba manual. [6] Además, en algunos casos, la liberación de emergencia debido a la presión de la velocidad es proporcionada por un diseño con retracción lateral (Yak-42, An-140 y otros tipos). [7]

Como bloqueo para la posición retraída, el bloqueo de gancho se usa con mayor frecuencia: se instala un arete en el soporte , después de ingresar al receptor del bloqueo, se bloquea allí con un gancho. Como bloqueos para la posición liberada en el diseño de cilindros de retracción-desbloqueo de cilindros puntales (cilindros incluidos en el circuito de alimentación del chasis, cuyo punto de unión se encuentra más cerca del eje de la rueda que del punto de suspensión del bastidor a la aeronave , lo que permite que el cilindro perciba fuerzas laterales significativas que actúan sobre el chasis ) se activan los bloqueos de pinza : se instala un resorte de pinza en el cilindro, cuyas plumas ingresan en la ranura del vástago o conducen las bolas en la ranura, fijando así el tallo.

Si no hay un cilindro de puntal en el diseño del soporte, entonces, con mayor frecuencia, para fijar el soporte en la posición extendida, se usa un bloqueo de gancho para fijar uno de los puntales, o un mecanismo de empuje, un mecanismo de dos enlaces instalado entre la cremallera y el puntal plegable. Cuando se suelta el soporte, los dos brazos se despliegan, y después del paso del neutro (posiciones en las que ambos brazos forman una línea recta), se pliegan ligeramente en la dirección de la desviación inversa. Este diseño evita el plegado accidental del mecanismo del esparcidor: las cargas de compresión que se producen con las fuerzas horizontales en el chasis, que buscan doblar el puntal, solo actuarán para aumentar la desviación inversa del mecanismo del esparcidor, y la desviación inversa está limitada por topes.

Se construyen dependencias en el sistema de retracción del tren de aterrizaje para asegurar la correcta secuencia de trabajo. Por ejemplo, la cerradura guardada se abre solo después de que se abren las hojas, y el cilindro de liberación del soporte solo se presuriza después de que se abre la cerradura para permitir que la cerradura se abra con menos carga. Las dependencias pueden proporcionarse tanto por el diseño de las unidades hidráulicas (ventanas de derivación en cilindros, interruptores hidráulicos) como eléctricamente, mediante interruptores de límite u otros sensores que controlan las unidades hidráulicas.

Dado que la extensión del tren de aterrizaje, a diferencia de la retracción, es uno de los principales factores para la realización segura de un vuelo, la aeronave está equipada con varios sistemas de escape independientes. Por ejemplo, en el Tu-154 , la retracción del tren de aterrizaje es posible solo desde el primer sistema hidráulico, liberación desde cualquiera de los tres sistemas hidráulicos, y para la liberación desde el segundo y tercer sistema hidráulico, algunas de las unidades están duplicadas (emergencia). En las cerraduras de la posición retraída se instalan cilindros de apertura, la cadena de apertura de la cerradura se coloca alrededor de los cilindros de las hojas, lo que hace opcional la apertura total de las hojas para comenzar a extender los soportes). En el Tu-95, un motor MPSh y un par de solenoides para abrir el bloqueo de posición retraída se alimentan de la red izquierda de 27 V, el segundo motor y un par de solenoides se alimentan de la derecha, durante el funcionamiento normal del sistema. trabajar simultáneamente. En algunas máquinas (por ejemplo, An-12 ), tanto la liberación como la retracción del tren de aterrizaje son posibles desde cualquiera de los dos sistemas hidráulicos, razón por la cual el caso de aterrizaje del An-12 con el tren de aterrizaje no cerrado en la posición extendida: al limpiar después del despegue, la válvula de un sistema hidráulico se olvidó en la posición "Retraer", antes de aterrizar, la válvula del segundo sistema hidráulico se colocó en la posición "Liberar" y el piloto también se olvidó para ponerlo en punto muerto, en consecuencia, los soportes no se mantenían en la posición liberada debido a la oposición de los dos sistemas hidráulicos. En aeronaves con un sistema hidráulico principal, se puede utilizar como reserva del tren de aterrizaje un sistema que suministre aire a alta presión o nitrógeno a los cilindros hidráulicos desde el sistema neumático de la aeronave o desde un cilindro de emergencia. Después de tal liberación de emergencia en el suelo, se realiza un procedimiento especial para eliminar el gas del sistema hidráulico del chasis (el llamado "bombeo").

En el avión An-72 , An-74 , no hay bloqueos para la posición retraída de los soportes principales: se encuentran en las alas en vuelo y las alas están sujetas por sus bloqueos de la posición cerrada, protegidos de manera confiable por las puertas de la suciedad durante el rodaje y la carrera de despegue. Al abrir manualmente las cerraduras después de soltar los soportes, las hojas se cierran con un cabrestante especial, ya que en la posición abierta cuelgan debajo de los soportes.

Sistema de frenos

El sistema de frenado de las ruedas de la aeronave está diseñado para reducir efectivamente la velocidad durante el aterrizaje, así como durante el rodaje a lo largo del aeródromo. Cuando un avión aterriza, experimenta cargas muy grandes, que se reducen usando un inversor de empuje , moviendo las palas de la hélice a un paso pequeño o usando un paracaídas de frenado . Además de esta función, todas las aeronaves están equipadas con un freno de estacionamiento (pero, además, cuando la aeronave está estacionada, se colocan topes debajo de las ruedas). Además, en muchos aviones, las ruedas del tren de aterrizaje se frenan automáticamente después del despegue durante la retracción. En algunos tipos de aviones, el freno se enfría a la fuerza mediante una inyección de aire integrada en los cubos mediante ventiladores eléctricos (Tu-22M, Tu-154), con menos frecuencia se utiliza un sistema de alcohol por evaporación.

La mayoría de los aviones están equipados con frenos de ruedas hidráulicos, en vehículos ligeros ( An-2 , helicópteros, cazas) hay frenos neumáticos. Cada diseñador desarrolló el control de frenos en la cabina a su manera. Gradualmente, llegaron a dos tipos principales: una palanca tipo gatillo montada en la palanca de control de la aeronave (al presionarla se activan los frenos en todas las ruedas de los puntales principales, a veces incluida la delantera, por ejemplo, en el MiG-21 ) y se usa principalmente en aviones ligeros. En el segundo caso, se utilizan pedales de control direccional (timón). Para frenar las ruedas, es necesario presionar la punta (parte superior) del pedal. El pedal derecho frena las ruedas del bogie derecho del chasis, el pedal izquierdo, respectivamente, las ruedas del bogie izquierdo. Curiosamente, el primero de los cazas domésticos modernos con frenos "en los pedales" fue el Su-27 .

Las ruedas de freno de casi todas las aeronaves están equipadas con automáticos antideslizantes , ya que el derrape no solo reduce la eficiencia de frenado, sino que también a alta velocidad (por ejemplo, en una carrera de aterrizaje) siempre conduce a la ruptura de los neumáticos y, a menudo, a la ignición de la goma de las ruedas. La mayoría de los aviones desarrollados por la URSS estaban equipados con un sistema de liberación de frenos con sensores de inercia del tipo "UA-xxx" (los números indican la modificación del diseño) o máquinas automáticas completamente hidráulicas "UG-xxx". Estos sensores no son sensibles a la aceleración ni a la velocidad angular constante de rotación de la rueda, sino que solo funcionan a una determinada desaceleración de rotación, dando una señal de relé eléctrico a las válvulas solenoides que detienen el suministro de presión a los discos o pastillas de freno.

También se utiliza automatización eléctrica (con sensores de velocidad de rueda, bloques que toman la derivada de la velocidad y válvulas de liberación de freno). En la mayoría de los aviones modernos, se utiliza un sistema antideslizante eléctrico, ya que es más fácil de controlar y diagnosticar. Durante el frenado de emergencia , las ruedas de la aeronave se frenan, sin pasar por las automáticas antideslizantes.

Finales de carrera y señalización

En el tren de aterrizaje retráctil, los interruptores de límite ( KV ) monitorean la posición del tren de aterrizaje - posición intermedia retraída, extendida, en algunas aeronaves (por ejemplo, An-12 ) KV aseguran el correcto funcionamiento del mecanismo de retracción y liberación. También en el tren de aterrizaje se instalan compresiones CV , que determinan la compresión del tren de aterrizaje . Algunos sistemas de aeronaves requieren información sobre si la aeronave está en tierra o en el aire para funcionar correctamente (por ejemplo, un sistema de control de vuelo automático). Además, cuando el avión está en tierra, parte de los sistemas del avión simplemente se bloquean: por ejemplo, es imposible quitar el tren de aterrizaje, encender la calefacción del vidrio a máxima potencia (un calentamiento demasiado rápido provocará grietas), uso armas, es posible que el radar no active la radiación, etc. En algunos aviones, la lógica de la posición de los bastidores se resuelve mediante una unidad electrónica que envía señales a los consumidores (por ejemplo, Tu-22M).

Por ejemplo, en el Tu-154 , cuando el tren de aterrizaje no está comprimido, el AUASP , la grabadora de voz y la bomba de combustible de respaldo se encienden automáticamente; cuando están comprimidos, los spoilers internos pueden liberarse (su liberación en vuelo es peligrosa).

Para señalar la posición del chasis, se instalan tableros de señales de un diseño u otro en la cabina, cada soporte tiene su propio dispositivo de señalización. En los aviones de las primeras familias (por ejemplo, Il-14 , Tu-104 ), la posición retraída del soporte se señala en rojo, liberado, en verde, cuando el soporte está en una posición intermedia, los dispositivos de señalización no se encienden [ 8] , en los más modernos ( An-140 , Tu-154 ) la señalización de la posición extendida no ha cambiado (color verde), la posición intermedia del soporte se indica en rojo o amarillo, la falta de iluminación de los indicadores significa el modo de vuelo: la posición retraída del tren de aterrizaje [7] [9] (el concepto de "cabina oscura").

Mecanismo de giro de la rueda delantera

MP controla la posición de la rueda delantera (-ёс), generalmente con la ayuda de un cilindro hidráulico. MR, por regla general, tiene tres modos principales de funcionamiento:

• rodaje (ángulos grandes). Se utiliza en el rodaje de una aeronave mientras se desplaza por sus propios medios a lo largo del aeródromo. En este caso, la rueda delantera puede desviarse en los ángulos máximos posibles (esto suele ser de ± 50-60 ° en diferentes tipos). El control de giro puede ser desde una manija separada para los pilotos (comandante de la tripulación), desde un timón en la columna del volante del comandante (por ejemplo, aviones de Ilyushin Design Bureau) o pedales de control direccional. El cambio de MR de ángulos grandes a pequeños y viceversa se puede realizar automáticamente mediante la señal de compresión de uno de los CV en el tren de aterrizaje.
• despegue y aterrizaje (ángulos pequeños). Se utiliza cuando se conduce a altas velocidades al acelerar o frenar en la pista. El ángulo de rotación de las ruedas delanteras está limitado a un ángulo de ± 7-8 °. En la mayoría de los aviones, se controla mediante pedales.
• autoorientación. El modo funciona cuando la aeronave es remolcada en un enganche rígido por un tractor de aeródromo. No se requiere control desde la cabina del avión. En algunos tipos, el modo de autoorientación solo es posible cuando la aeronave está bajo corriente y presión (APU lanzada). Además, la autoorientación se gobierna en caso de falla del MR por cualquier motivo; en este caso, se usa el frenado separado de las ruedas de los soportes principales y "diferentes empujes" de los motores. Por ejemplo, en el Tu-154, los frenos son accionados por el primer sistema hidráulico y el MR por el segundo, si falla el 2nd HS o el MR mismo, se utiliza el rodaje "en los frenos".

Galería

• La recepción del Yak-40 .

• El bastidor principal del Yak-40 .

• Rueda seccional.

• Animación del mecanismo de limpieza.

• Chasis sobre orugas B-36 .

• Puntal auxiliar del Harrier II .

Notas

1. ↑ Mantenimiento de ruedas y neumáticos de aviones / Boeing: "La Administración Federal de Aviación de EE. UU. emitió la Directiva de aeronavegabilidad 87-08-09 que requiere que solo se use nitrógeno para inflar neumáticos de aviones en ruedas con frenos".
2. ↑ Aeronave VP-021. Descripción técnica. Libro 2, parte 3. Dispositivos de despegue y aterrizaje
3. ↑ Vladímir Anisimov. El destino del bombardero en picado. - M. : Yauza, 2009. - 368 p. - 4000 copias.  — ISBN 978-5-699-34186-3 .
4. ↑ Aeronave Li-2. - M. : Oborongiz, 1951. - 392 p.
5. ↑ Kuznetsov A. N., Pokrovsky V. Ya., Polikushin V. M., avión Premet L. A. Il-18. - M. : Transporte, 1974. - 336 p.
6. ↑ Borodenko V.A., Avión Kolomiets L.V. Tu-134. Construcción y operación. - M. : Transporte, 1972. - 368 p.
7. ↑ 1 2 aviones An-140-100. Manual de operación técnica. Sección 032
8. ↑ Avión Il-14. Diseño y operación / Maiboroda Yu .
9. ↑ Tu-154M. Manual de operación técnica. Sección 032

Enlaces

• Sistemas de tren de aterrizaje de aeronaves / FAA 
• [una]
• [2]

diccionarios y enciclopedias	Gran catalán Britannica (en línea)
En catálogos bibliográficos	BNF : 16652796b J9U : 987007544779905171 LCCN : sh2003003624