Нетрадиционные схемы шасси.

Автор: Дорошин Данил Артёмович.
Возраст: 12 лет.
Место учёбы: МОУ "Лицей №1".
Город, регион: Петрозаводск, Республика Карелия.
Руководитель: Юппиев Алексей Геннадьевич, МОУ ДОД "Дом творчества детей и юношества №2".

Историко-исследовательская работа по теме: "Нетрадиционные шасси самолетов: история создания и перспективы использования".

Оглавление.

I. Введение.
1. Что такое шасси.
2. Цель работы.

II. Основная часть.
1. История развития.
2. Виды нетрадиционных шасси.
а. Четырехколёсное шасси.
б. Велосипедное шасси.
в. Посадочная лыжа.
г. Лыжное шасси.
д. Одноколёсное шасси.
е. Гусеничное шасси.
ж. Шасси с тандемныи колёсами.
з. Шасси с пневматиками для тундры.
и. Шасси "многоножка".
к. Шасси с надувными баллонами.
л. Шасси самолётов-амфибий.
м. Шасси гидросамолётов.

III. Заключение.

IV. Список литературы.

Гипотеза:

Нетрадиционные шасси используются для выполнения некоторых специальных задач, улучшения проходимости самолётов.

План

- Дать определение понятия шасси.
- Определить актуальность выбранной темы.
- Узнать особенности развития шасси на современном этапе.
- Исследовать историю развития и роли нетрадиционных шасси в современном авиастроении.
- Узнать теоретическую значимость моей работы.
- Первые проекты шасси самолётов.
- Использование нетрадиционного шасси во время ВОВ.
- Совершенствование шасси в послевоенное время.
- Развитие нетрадиционного шасси в настоящее время, его значение.

Актуальность.

Данная тема актуальна потому, что многие не знают про нетрадиционные шасси не распространены, но могут сильно помочь в дальних областях нашей страны, где строить взлетно-посадочные полосы тяжело и дорого. Поэтому надо рассмотреть все виды нетрадиционных шасси для выявления самых подходящих для использовани в нашей стране.

Введение

Чтобы самолет взлетел или пошел на посадку, нужна помощь шасси. Благодаря шасси также возможна стоянка, руление, и потому эта деталь обязано отличаться особой надежностью. В данной работе я хочу исследовать виды, устройство, применение нестандартных и необычных шасси, которые разрабатывались в авиастроении, некоторые из них используюся до сих пор, а некоторые так и остались в прошлом. Нетрадиционные шасси часто придают аппарату необычный, а иногда и смешной внешний вид. Для того, чтобы выделить нетрадиционные шасси надо рассмотреть их все.

Что такое шасси?

Шасси — это часть летательного аппарата, служащая для его передвижения по аэродрому при взлёте и посадке и для смягчения ударов, возникающих в момент приземления. На летательные аппараты могут устанавливаться колёсное, поплавкое, лыжное или гусеничное шасси. В авиации до 1939 года в основном применялось двухколёсное шасси (шасси с двумя основными опорами перед центром тяжести и хвостовым вспомогательным колесом). В период Второй мировой войны и в послевоенные годы получило широкое распространение трёхколёсное шасси (шасси с носовым колесом). У такого шасси две главные стойки расположены за центром тяжести, а третьей опорной точкой служит стойка в носовой части фюзеляжа, на которую обычно приходится 10—15 % массы. У большинства летательных аппаратов после взлёта шасси убирается в фюзеляж или крыло. У небольших летательных аппаратов шасси, как правило, не убирается и имеет конструкцию, допускающую замену колёс лыжами или поплавками. У тяжёлых летательных аппаратов иногда число колёс шасси составляет несколько десятков, объединяемых в тележки.

Традиционное шасси стали традиционным, потому что оно получило большое распространение.

Основная часть

Четырехколёсное шасси.

Перед первой мировой войной была четырехколёсная схема шасси, похожая на автомобильную. В то время отсутствие тормозов и механизмов управления не являлось существенным недостатком, а также он был тяжёл и имел большое аэродинамическое сопротивление. Были примеры его использовали и в российском самолётостроении.

"Святогор" был спроектирован конструктором В.А.Слесаревым. Самолет представлял собой большой трехстоечный биплан с двумя двигателями в фюзеляже и с передачей от них на два очень больших винта, расположенных между крыльями, за их задней кромкой. Надо отметить, что шасси были сделаны необычно большого диаметра: 2,0 м (задние) и 1,5 м (передние).

Велосипедное шасси.

В начале XX века авиационные конструкторы начали применяли велосипедную схему шасси. В ней два основных колеса располагаются тандемом (друг за другом). для горизонтального удерживания машины на земле под крылья ставили подпорки - колёса или костыли. Эта схема долго не получала внимания до 1947 - когда появился B-47. Применяется для удаления гондол для шасси и двигателей на крыле, то есть создания «аэродинамически чистого» крыла. Следствием такого расположения является усложнённая техника посадки самолёта и затруднение модернизации бомбоотсеков, а также использования внешней подвески вооружения. Данный тип шасси использовался на М-4 и Мясищев 3М, Boeing B-47 Stratojet, Boeing B-52 Stratofortress, Lockheed U-2, Як-25, Як-27, Як-28. Сложность пилотирования самолета на взлете и посадке ограничивают применение данной схемы шасси. Обычно она используется лишь на военных самолетах.

Посадочная лыжа.

Лыжное шасси применялось и применяется на планерах - оно лёгкое и имеет малое аэродинамическое сопротивление. Данный тип шасси применялся в Германии на первых реактивных самолётах: Me. 163, Ar. 234. Но есть и исключения, например "DFS-346" разрабатывавшийся ГДР и СССР совместно.

Самолет "DFS-346" представлял собой цельнометаллический среднеплан. Фюзеляж состоял из трех частей. Носовая часть являлась телом вращения. Далее следовала часть цилиндрической формы и хвостовая. Снизу фюзеляжа находилась убираемая посадочная лыжа. Носовую часть корпуса занимала герметическая кабина летчика, ложе размещалось горизонтально так, что он находился в лежачем положении лицом вниз.

Отдельного внимания требует система лыжного шасси с одиночной колёсной опорой.

Данный тип шасси с одиночной колесной опорой, расположенной под фюзеляжем, и дополнительными опорами под законцовками крыла используют на планерах. Длинные крылья большинства планеров позволяют им балансировать на одиночном посадочном колесе или лыже, сохраняя крыло в горизонтальном положении при движении против ветра.

Лыжное шасси.

Здесь рассматривается лыжное шасси, оно используется для взлёта и приземления на снежный покров. Или в качестве посадочной лыжи как рассматривалось выше или в колёсно-лыжном варианте. Например на советском истребителе Су-7БКЛ.

Одноколёсное шасси.

Один из вариантов одноколесного шасси был разработан в 1924 г. авиационно-инженерным отделением Вооруженных Сил США. В целях снижения массы и аэродинамического сопротивления был разработан наземный эквивалент традиционного для морской авиации однопоплавкового шасси. Одиночное колесо основной опоры располагалось в нормальном переднем положении, а под законцовками крыла были установлены небольшие поддерживающие колесные опоры. Эта идея вскоре была оставлена. Впоследствии к ней несколько раз возвращались, впрочем, столь же безуспешно. Данный тип шасси является частным случаем велосипедного шасси.

Гусеничное шасси.

Еще во времена первой мировой войны появилась настоятельная потребность применения авиационной техники с малоподготовленный аэродромов. Один из способов решения этой проблемы пользуется особой популярностью среди разработчиков. Это использование гусениц, установленных на нескольких колесах шасси самолета. Самолет на гусеницах сможет садится на неподготовленное поле и даже на болото. Испытания показали, что проходимость у гусениц была исключительная, они работали во всяких условиях, не засорялись, не отказывали. Общим недостатком их была сравнительная конструктивная сложность, трудоемкость и несколько большие масса и сопротивление по сравнению с колесами. Это помешало их внедрению. Например самолет РА-18 "Супер Каб" фирмы "Пайпер", в экспериментальных целях оснащенный в 1950-е гг. гусеничным шасси, является одним из ряда примеров этого рода. Самолет был снабжен четырьмя колесами большого диаметра со спицами.

Шасси с пневматиками.

После проведения многочисленных экспериментов с шасси повышенной проходимости для многоколесных лёгких самолетов стало ясно, что наилучшим является шасси с тандемными. Шасси этого типа для самолета РА-11 "Каб" фирмы "Пайпер" было создано в 1949. В этом шасси были применены стандартные для РА-11 пневматики, установленные тандемными парами по бортам фюзеляжа. Снижение удельного давления на грунт позволило самолету не проваливаться при рулежке по грунту с низкой удельной прочностью. Шарнирная подвеска колес каждой пары позволяла "отслеживать" неровности ВПП при движении.Еще один способ обеспечения взлета и посадки самолетов при использовании малоподготовленных ВПП был разработан промысловиками Аляски и Канады. На стандартное шасси устанавливались увеличенные широкопрофильные пневматики низкого давления, получившие название "пневматиков для тундры". Такую замену осуществить очень легко, причем это не приводит к ухудшению рулежных характеристик самолета на земле.

Шасси с тандемными колёсами.

После проведения многочисленных экспериментов с шасси повышенной проходимости для многоколесных лёгких самолетов стало ясно, что наилучшим является шасси с тандемными колесами. В этом шасси были применены пневматики, установленные тандемными парами по бортам фюзеляжа. Снижение удельного давления на грунт позволило самолету не проваливаться при рулежке по грунту с низкой удельной прочностью. Некоторое увеличение массы конструкции и аэродинамического сопротивления для самолетов данного класса не являстся критичным, однако то, что самолет при рулежке не мог выполнять резкие развороты, было признано серьезным недостатком. Например, невозможно было затормозить и развернуться практически на месте вокруг заторможенного колеса.

Шасси "многоножка"

Наиболее интересное нововведение в "Arado 232" - конструкция шасси. Для эксплуатации с нормальных, подготовленных аэродромов самолет имел обычное трехстоечное с носовым колесом шасси, а для работы с неподготовленных площадок под брюхом самолета - дополнительное шасси, состоящее из 22 небольших пневматиков. Такое шасси давало самолету возможность садиться на чрезвычайно неподходящую для этого местность, например, на поваленные стволы деревьев толщиной до 15 см и канавы глубиной 1,5 м. Естественно, если планировалась такая посадка, то грузоподъемность снижали. За свою необычную схему шасси Ar-232 получил от немецких солдат прозвище "Многоножка".

Шасси на воздушной подушке.

Конструктивно шасси на воздушной подушке представляет собой надувной эластичный кожух-баллон, прикрепленный к нижней части фюзеляжа самолёта. Воздух в него поступает от бортовой силовой установки, которая обеспечивает его надувание, а равномерно истекающие через специальные отверстия струи воздуха создают область повышенного давления под фюзеляжем самолёта. При рулении, взлёте и посадке такого самолёта трение практически отсутствует. Это позволит эксплуатировать самолёты с неподготовленных аэродромов и посадочных площадок, а также даст возможность взлёта и посадки на неровную поверхность, воду, снег или лёд. Эластичное ограждение воздушной подушки может сокращаться и обтягивать фюзеляж, уменьшая при этом лобовое сопротивление самолёта.Необходимый для функционирования шасси воздух может поступать поступает от вспомогательной силовой установки или от основной.

Шасси гидросамолётов.

Самолеты, способные использовать для взлета и посадки водную поверхность, начали создаваться практически параллельно с самолетами наземного базирования. Первыми морскими самолетами были наземные самолеты, у которых вместо шасси устанавливались поплавки. Отдельным направлением развития морских самолетов являются летающие лодки, которые характеризуются наличием плавучего фюзеляжа. На протяжении истории авиации было реализовано много разнообразных схем поплавков и их комбинаций, но наибольшую популярность получили две. Первая состоит в использовании большого центрального поплавка и двух меньших стабилизирующих поплавков под законцовками крыла. Вторая из наиболее распространенных схем основана на применении двух поплавков одинакового размера, которые устанавливаются параллельно, обеспечивая устойчивость машины на воде, аналогично тому, как это обеспечивается колесами шасси на земле. Однопоплавковая схема шире использовалась на небольших военных гидросамолетах; двухпоплавковая схема, обеспечивающая лучшие устойчивость и рулежные характеристики на воде, является стандартной для гражданских машин. Следует отметить, что ни один гражданский самолет с однопоплавковым шасси не получил полного сертификата летной годности в США. Схема со сдвоенными поплавками широко испопьзуется на гражданских самолетах, а также на тяжелых морских гидросамолетах (в последнем случае под фюзеляжем обычно размещается тяжелая торпеда). Главным недостатком установки поплавков на обычный наземный самолет является увеличение массы и аэродинамическою сопротивления, что ведет к снижению массы полезной нагрузки и летно-технических характеристик. Это та цена, которую приходится заплатить за удовольствие эксплуатировать самолет с водной поверхности. На некоторых гидросамолётах и особенно на летающих лодках сопротивление стабилизирующих поплавков несколько снижается путем их частичной уборки в крыло.

Шасси самолётов-амфибий.

Дополнительная установка колес на летающую лодку или гидросамолёт. оснащенный поплавками, является лишь средством повышения универсальности аппарата це ной увеличения массы конструкции и снижения летно-технических характеристик. Само по себе присутствие колес на морском самолете не делает его необычным. Вплоть до 1924 г. большинство амфибий представляло собой либо летающие лодки, либо поплавковые гидросамолеты, на которые устанавливались дополнительные колеса. Первый в США дипломированный авиационный конструктор, Гровер Ленинг, выступил с несколько иной идеей. Он улучшил аэродинамику традиционного однопоплавковою гидросамолета, придвинув поплавок ближе к фюзеляжу, после чего "зашил" полости. Таким путем был получен глубокий и вместительный корпус. Ленингу удалось осуществить это благодаря разработке ВВС США "перевернутой" модели знаменитого двигателя "Либерти". Подъем поплавка приблизил нижнее крыло самолета к воде, что позволило конструктору установить стабилизирующие поплавки непосредственно на крыле, исключив обычные в таких случаях расчалки. Зная, что профессионально консервативные летчики не будут расположены доверять необычной на вид машине, Ленинг использовал средства из арсенала прикладной психологии. На своем самолете он применил крылья самой что ни на есть традиционной формы, поэтому вид из кабины экипажа был привычным. Это сработало, и амфибии Ленинга стали широко закупаться ВВС, ВМС и гражданскими организациями.

Результат.

В результате работы, рассмотрев большинство видов шасси(возможно их больше), я решил классифицировать их по разным признакам, вот что получилось:

Заключение.

В ходе этой работе я рассмотрел многие виды шасси. В результате я выяснил, что традиционные шасси это трёхстоечное шасси с хвостовым или носовым колесом (так как оно самое распространённое и широко применяемое), а нетрадиционные шасси - это те, которые уже не используются из-за своих недостатков или не получили большого распространения. Нетрадиционные виды шасси используются для улучшения проходимости самолёта и использования в труднодоступных местах, но они остались нетрадиционными из-за их малого распространения. Многие из этих шасси могут с успехом использоваться во многих районах России. Среди перспектив развития нетрадиционных шасси я вижу удешевление поставки продуктов и материалов в труднодоступные регионы. У меня в Карелии полезно было бы использовать шасси на воздушной подушке, из-за того что в моем крае много озёр и рек.

В данной работе рассмотрены многие виды шасси. За традиционное я условно принял трехстоечное колёсное шасси с носовой или хвостовой стойками. Остальные виды - условно отнесены к нетрадиционным .Использование нетрадиционных шасси, в большинстве случаев, обусловлено желанием расширить диапазон используемых взлётнопосадочных площадок и сделать самолёт вездеходным. У меня в Карелии - краю лесов и озёр целесообразно использование некоторых видов нетрадиционного шасси для возрождения местной авиации.

Список литературы:

П. Бауэрс «Летательные аппараты нетрадиционных схем» «Мир» 1991

http://www.airwar.ru/enc/other1/voisinivan.html
http://www.johnweeks.com/b47/
http://www.airwargame.com/eng/planes/germany/15/
http://airandspace.si.edu/collect....0113000
http://airspot.ru/catalogue/aircrafts/country/США?page=35
http://www.airwar.ru/enc/cww2/ar232.html
http://www1.3boys2girls.com/ysearch....=ChuwiJ
https://ru.wikipedia.org/wiki/Шасси
http://www.airwar.ru/enc/bww1/svyat.html
http://www.airwar.ru/enc/xplane/346.html
http://bwbooks.net/index.p....ok=1991
http://aviama.ru/main/vidy-shassi.html