ШАССИ СТАРОВЕРОВА
STAROVEROV'S CHASSIS

Изобретение относится к шасси для самолетов и вертолетов любого типа (в том числе многоколесным), в частности - с одной носовой или хвостовой стойкой.
Известны трехстоечные шасси, см., например, пат. России №2356794 или заявку №2011143540. Они не имеют заметных недостатков, но их эффективность в режиме торможения можно повысить.
Для этого данное шасси имеет носовую и/или хвостовую стойку (стойки) изменяемой длины. Изобретение относится и к лыжным шасси.
В самолетах, имеющих одну носовую стойку и многоколесные тележки по бокам фюзеляжа, к носовым стойкам могут быть отнесены и одна-две передние стойки из боковых тележек (например, в самолетах АН-22, «Руслан»).
Смысл этого в том, чтобы при посадке после касания земли боковыми стойками шасси передняя стойка могла резко уменьшить свою высоту, а задняя, если она есть, могла бы резко увеличить свою высоту, и тогда самолет приобретет отрицательный тангаж. Это приведет, во-первых, к повышенному аэродинамическому сопротивлению крыльев, стабилизаторов и фюзеляжа, а, во-вторых, это приведет к появлению отрицательной подъемной силы на опущенных вниз крыльях и стабилизаторах. Эта сила увеличит давление колес на землю и обеспечит лучшее торможение колесами, так как при одном и том же коэффициенте трения горизонтальная тормозная сила увеличится.
Возможно много конструкций стоек изменяемой длины, например талрепы (винтовые тяги изменяемой длины) с электрическим, пневматическим, гидравлическим или иным дистанционным приводом. В этом случае система амортизации не меняется, только ее положение приближается к фюзеляжу.
Можно также применить гидро- или пневмоцилиндры. Работу последних рассмотрим подробнее.
Перед посадкой гидро- или пневмоцилиндр (далее «цилиндр»), носовой - выпускается на всю длину, а задний - втягивается. В большинстве современных самолетов применяется носовая стойка шасси. Поэтому будем рассматривать ее работу.
В момент касания земли передней стойкой в цилиндре повышается давление, причем если опускание носа было достаточно резким, то это давление значительно превышает рабочее (под «рабочим» понимается давление от веса носовой части самолета). Чтобы его стравить, нужен управляемый (то есть перенастраиваемый) перепускной клапан высокого давления.
Настраивается перепускной клапан так: во-первых, давление в нем не может быть больше того, которое соответствует предельной прочности стойки и фюзеляжа. Это потребуется при очень резком опускании носа самолета, почти ударе, то есть на случай аварии или жесткой посадки. Но при достаточно плавном опускании носа такого давления не требуется. Поэтому, после касания земли боковыми стойками шасси, по скорости изменения тангажа самолета его бортовой или специальный компьютер, или более простая схема (требуется всего три простых арифметических действия) вычисляет усилие, которое должна создавать стойка в процессе опускания, то есть давление перепуска перепускного клапана высокого давления. Эта команда и подается на исполнительный механизм клапана. Причем решающим значением скорости изменения тангажа является ее значение перед самым моментом касания земли передней стойкой, то есть в положении тангажа, лишь немногим больше нижнего рабочего (нижнее рабочее положение - положение, немногим более самого низкого, чтобы подвеска могла амортизировать неровности земли).
При достижении определенного низкого (почти самого низкого) положения стойки в случае аварии этот клапан можно закрыть. Причем сделать это можно автоматически, если поместить вход этого клапана в цилиндр на определенном расстоянии от глухого торца цилиндра (на эскизе - пунктирная линия от обратного клапана высокого давления КВД-7), правда, это ухудшает условия работы уплотнения поршня, и в варианте пневмоцилиндра может привести к утечке смазочной жидкости. Но при нормальной посадке отключать клапан не требуется.
Чтобы после просадки нос самолета не выпрыгнул вверх из-за избыточного давления в цилиндре, давление продолжает сбрасываться до рабочего через перепускной клапан рабочего давления КРД-8. Он также может быть присоединен к цилиндру по его боковой поверхности, причем дальше от глухого торца цилиндра (см. на эскизе пунктирную линию от КРД-8). Достоинства и недостатки этого варианта те же, что и в случае с клапаном КВД-7.
Причем, конструктивно это может быть один и тот же перепускной клапан со ступенчатым или быстродействующим механизмом изменения настройки на выпускаемое давление. Однако для надежности лучше иметь два разных клапана.
Работает клапан рабочего давления сложнее, чем клапан высокого давления: сначала он также настраивается на наибольшее допустимое давление (на случай аварии). После касания земли он также перенастраивается на требуемое усилие для гашения инерции носовой части самолета на участке, равном расстоянию между наивысшим положением носовой стойки и нижним рабочим положением этой стойки (с запасом на амортизацию неровностей). Эти положения могут определяться специальным датчиком на стойке, но проще это делать по величине соответствующего им тангажа.
Но после того как скорость изменения тангажа станет равна нулю, а лучше - когда она только приблизится к нулю, то есть достигнет определенно малой величины, этот клапан перенастраивается на рабочее давление и выпускает излишний воздух, чтобы не было выпрыгивания. Но некоторое давление воздуха в цилиндре остается для того, чтобы гасить неровности земли.
Для пополнения запаса воздуха или гидрожидкости из соответствующей емкости к цилиндру присоединен насос или компрессор. В случае пневмоцилиндра такой емкостью может быть просто резиновый мешок с осушенным воздухом или азотом.
На эскизе показан пневмоцилиндр 1 со штоком 2 и поршнем 3. Над поршнем имеется запас смазочной жидкости 4. Перед посадкой из емкости 6 в цилиндр нагнетается воздух до наибольшего допустимого давления. Цилиндр соединен с емкостью перепускным клапаном высокого давления КВД-7 и перепускным клапаном рабочего давления КРД-8.
После касания земли боковыми стойками компьютер по скорости изменения тангажа определяет нужное давление в цилиндре, чтобы погасить ускоренное опускание носа самолета, и выдает команду на клапаны КВД-7 и КРД-8. Когда нос опускается почти до нижнего рабочего положения (рабочих положений два - стояночное и с опущенным носом), клапан КРД-8 перенастраивается на рабочее давление и выпускает излишний воздух в емкость. Самолет катится по земле (по ВПП) с почти максимально опущенным носом, эффективно тормозя крыльями, стабилизаторами, фюзеляжем и колесами, которые в этом режиме усиленно прижимаются к земле.