Чем качают колеса самолета
Чем качают колеса самолета
Современная Авиация запись закреплена
Для чего покрышки самолета накачивают не воздухом, а азотом?
Все, как обычно, не просто так.
Начнем с того, что шины самолета ежедневно испытывают огромные нагрузки. Особенно это касается момента соприкосновения шасси с землей во время посадки.
Самолет может лететь на скорости более 300 км/час, при этом колеса его находятся в неподвижном состоянии. И тут им в один момент приходится раскрутиться до скорости движения самолета. Действительно серьезная нагрузка.
Кстати говоря, именно по этой причине взлетно-посадочные полосы становятся черными около своих торцов.
Это резина в момент соприкосновения стирается с колес. Поэтому наземному персоналу и летному экипажу перед каждым полетом следует проверять протектор на степень износа.
Так вот именно в такие моменты «напряжения» существует шанс взрыва покрышки. Для того, чтобы минимизировать последствия, внутри у нас находится азот.
Этот газ не горюч и не может поддержать процесс горения.
Также азот заправляют и в стойки амортизаторов.
Как только самолет переходит в снижение, все это дело не успевает нагреться и растаять до момента посадки.
Соответственно риск сломать что-либо из-за нароста льда внутри сильно вырастает. Азот же, в свою очередь, не содержит в себе влаги, что решает данную проблему.
Что внутри авиационной шины? Секрет «сосуда высокого давления» и современные технологии
Современная авиационная шина – сложная высокотехнологическая структура и один из наименее понимаемых и наиболее недооцененных элементов самолета. Авиашина – многоэлементный компонент, сконструированный из трех материалов: корд, резина, металл. В весовом соотношении шина самолета состоит на 50% из резины, на 45 % из корда и на 5% из металла.
При посадке самолета шасси испытывает колоссальные не только статические, но и и динамические нагрузки, воспринимаемые стойками и колесами. Прибавьте к этому, что при полете колеса были неподвижны, а при касании к ВПП должны быстро набрать обороты, соответствующие посадочной скорости. Таким образом, к шасси современных самолетов, предъявляются достаточно высокие и жесткие требования.
Авиационные шины и колеса в сборе могут работать под высоким давлением, чтобы нести налагаемую на них нагрузку, к ним следует относиться с той же осторожностью, что и к любому другому сосуду высокого давления. Множественные слои каркаса соединены вместе, образуя общий каркас, делая шину способной удерживать внутреннее давление.
Амортизационные стойки
Основными наиболее нагруженными элементами шасси летательного аппарата являются амортизационные стойки и колёса (пневматики).
Имеется также система раскосов, тяг и шарниров, воспринимающих реакции опорной поверхности и крепящих амортизационные стойки и колёса к крылу и фюзеляжу, которые служат одновременно механизмом уборки-выпуска.
Колеса шасси самолета поддерживают его на земле и обеспечивают средства мобильности для взлета, посадки и руления. А пневматические шины амортизируя, предохраняют самолет от ударных импульсов из-за неровностей поверхности и недостатков техники пилотирования при посадке.
Диски (барабаны) колёс часто изготавливаются из сплавов на основе магния. Обычно это магниево-цинковые сплавы, которые очень трудно обрабатывать либо титановые. В настоящее время только несколько промышленных держав в мире могут производить шины для истребителей с высокими эксплуатационными характеристиками.
Сложная высокотехнологическая структура
Колеса самолета разработаны таким образом, чтобы облегчить замену шин (пневматиков). Сами диски колес обычно изготавливаются разборными, из двух половинок, которые соединяются между собой болтами. Для увеличения герметичности колес перед сборкой обе половины диска и внешние стороны покрышки обрабатываются специальным клеевым составом, и только после этого производят сборку.
На современных скоростных самолётах пневматики бескамерные и накачиваются техническим азотом (использование последнего обусловлено предотвращением конденсации газа, и последующего его замёрзания на высоте, с образованием опасного льда и кроме того азот дешёв и не горит). Протекторы шин шасси самолётов не имеют никакого рисунка, кроме нескольких продольных кольцевых водоотводящих канавок для уменьшения эффекта аквапланирования, а также контрольных углублений для простоты определения степени износа. Форма шины в поперечном сечении близка до круглой, для обеспечения максимального контактного пятна колеса при посадке с креном. Пневматики снабжены дисковыми или колодочными тормозами с гидравлическим, пневматическим или электрическим приводом, для маневрирования при движении по аэродрому и уменьшения длины пробега после посадки.
В целом современная авиационная шина – сложная высокотехнологическая структура, которая работает с огромными скоростями, и нагрузками при минимально возможном весе и размерах.
Требования к шинам и колесам шасси самолетов в целом достаточно жесткие и порой противоречивые
Высокое давление
Именно авиационные колеса во многом и содержат сегодня большинство новейших изобретений, воплощенных на практике. По авиационным стандартам шина должна выдерживать давление в 4 раза выше, чем то, на которое она рассчитана, так что теоретически шины могут выдержать жесткое приземление на скорости свыше 450 км/ч.
Кроме того, что самолетные шины испытывают колоссальные статические и динамические нагрузки, они подвергаются и тепловым, когда длительное время находятся в условиях низких температур, а во время посадки быстро набирают скорость около 300 км/ч (некоторые до 460 км/ч). При соприкосновении с землей, температура шины поднимается до 260°С.
Шины стабильно выдерживают разность температур и нагрузку. Они сконструированы таким образом, чтобы максимально противостоять износу и разрыву. Они выполняются многослойными с прочным нейлоновым и арамидным шнуром, расположенным под каждым слоем. Каждый слой имеет свойство выдерживать колоссальную нагрузку и давление воздуха. Корд не переплетается, а располагается одинарными слоями параллельно и удерживается вместе тонкими пленками резины, которая защищает корд из смежных слоев от перетирания друг о друга при изгибании пневматика в процессе эксплуатации.
Во время изготовления шины, слои накладываются парами таким образом, что корды смежных слоев располагаются под углом 90° друг к другу в случае перекрещивающегося (диагонального) пневматика и от борта к борту с примерным углом 90° к центральной линии шины в радиальном пневматике.
Для поглощения и распределения динамических нагрузок и защиты корпуса от ударного повреждения между корпусом и протектором располагаются два узких слоя, запрессованных в толстые резиновые прослойки. Эти специальные слои называются брекерными поясами.
Индекс прочности шины
Изготовители шин присваивают каждому пневматику норму слойности. Эта норма напрямую не относится к количеству слоев в шине, а является индексом прочности шины.
Проволочная намотка делается жесткой с помощью скрепления резиной всей проволоки вместе, создавая крепкое соединение. Бортовая проволока (сердечник борта) также укреплен с помощью обмотки тканевыми полосками до применения основных и наполнительных лент. Основные ленты, изготовленные из резины и располагающиеся под прорезиненными тканевыми наполнительными лентами, обеспечивают большую жесткость и меньшую резкость изменений секции борта. Они также увеличивают зону контакта.
В условиях грубого торможения, нагрев колеса, шины и тормоза может быть достаточным, чтобы вызвать разрыв шины с возможными катастрофическими последствиями для самолета. Для предотвращения внезапного разрыва на некоторых бескамерных колесах устанавливаются термосвидетели. Эти заглушки устанавливаются в барабан колеса с помощью легкоплавкого сплава, который плавится в условиях перегрева и выталкивается повышенным давлением воздуха в пневматике. Это предотвращает чрезмерное повышение давления в пневматике путем контролируемого снижения давления в нем.
Особенностью колес самолета, как и всего, что связано с авиацией, является постоянный контроль технического состояния, поэтому проверка давления в шинах производится каждый раз после приземления и перед вылетом.
Но посадки и взлеты негативно отражаются на состоянии шин, поэтому авиационные колеса в отличие от автомобильных имеют относительно небольшой срок годности, и при малейших подозрениях механиков на наличие дефектов подлежат замене.
Статические и динамические тестовые проверки
Статические
Динамические
Шины для самолетов. Давление в шинах самолета.
Современная авиационная шина – сложная высокотехнологическая структура, разработанная для работы с огромными скоростями и нагрузками при максимально возможном весе и размерах. Несмотря на это, шина – один из наименее понимаемых и наиболее недооцененных элементов самолета. Каждый согласится с тем, что они «грязные, черные и круглые». Но в реальности авиашина – многоэлементный компонент, сконструированный из трех материалов: корд, резина, металл. В весовом соотношении шина самолета состоит на 50% из резины, на 45 % из корда и на 5% из металла. Углубившись в материалы компонента детальнее, можно увидеть различные типы резиновых смесей и нейлоновых кордов. Они имеют свои особые свойства для успешного выполнения поставленных задач.
Все авиационные шины можно разделить на 2 категории:
низкоскоростные (рассчитаны на наземную скорость самолета до 192 км/час);
высокоскоростные (наземная скорость – более 192 км/час).
Перед установкой шины на колесо самолета над ней проводится целый ряд испытаний.
Эти тестовые проверки разделяют на статические и динамические.
Статические
1.Проверка на прочность под воздействием внутреннего гидравлического давления. Способ: на испытательное колесо монтируют шину и до грани разрыва накачивают его водой. Определенное время шина должна без разрушения выдерживать нагрузку.
2.Определение давления посадки шины на обод колеса. Один из методов – копировальный. Между двух листов обычной бумаги кладут один копировальный лист. Затем эту бумажную «конструкцию» устанавливают между ребордой колеса и бортом шины. Далее шину накачивают. Когда пятка борта колеса коснется вертикальной поверхности реборды, фиксируется показатель давления посадки на обод. Это отразится в виде следа на обычной бумаге от копировального листа.
3.Выявление герметичности бескамерных авиашин. Шину накачивают до предельного давления и удерживают при одинаковой температуре на протяжении определенного времени. За это время давление внутри шины уменьшается за счет увеличения ее габаритов. Далее измеряют разницу давления, насколько оно упало за отведенный срок.
4.Определение габаритов шин. Авиационную шину устанавливают на колесо, накачивают до предельного номинального давления. Определенное время выдерживают при комнатной температуре. После окончания этого времени докачивают шину до изначального значения. Затем измеряют следующие величины: внешнюю ширину, наружный диаметр, ширину и диаметр по плечевой зоне.
Динамические
1.Поправка давления. Выполняется учет влияния кривизны барабана.
2.Проведение динамических испытаний шин в максимально приближенных к эксплуатации условиях: на скорость, нагрузку и т.д.
Как проводится замена шин у реактивного самолета
Авиационные шины вызывают восхищение в воздухе и гарантируют безопасность на земле. Но посадки и взлеты негативно отражаются на их состоянии.
За год самолет проезжает по земле расстояние, равное 8 тыс. километров, выполняя рулежки, маневрируя, влетая и приземляясь. Контакты элементов шасси самолета с взлетной полосой сильно сказываются на износе шин. Замена шин – настоящая проблема для авиакомпаний, поскольку стоит немалых денег, но для авиаперевозчиков безопасность всегда на первом месте. Квалифицированная команда шиномонтажников обязана проводить замену за 30 минут.
Во Франкфурте расположен один из самых больших по загруженности международный аэропорт и базируется одна из крупнейших авиакомпаний – Lufthansa.
Воздушное судно подруливает на стоянку, бригада специалистов начинает работу. Начало процесса очень похоже на замену автомобильных шин, разница заключается только в том, что если в машине 4 колеса, то у самолета их целых 30. Блоки по 8 штук находятся под носовой частью и крыльями и прикреплены на т.н. тележках. Поднятие тележки проводится при помощи домкрата. Гидронасос домкрата использует давление, находящееся внутри шины.
после аварийной посадки
Подняв конструкцию, бригада снимает колесо. Сначала специалист откручивает фиксирующую гайку. По умело отточенным движениям механиков видно, что работа обыденная. Цена ошибки велика и измеряется жизнями людей, которые полетят этим самолетом. Механики должны знать, когда актуально проводить замену шины. Диагностические маркеры для этого находятся в канавках протектора. Если этих индикаторов не видно – значит, шину нужно менять.
Сняв шину, можно увидеть ее огромные размеры: ширина – 0,5 м, диаметр – 1,5 м.
Самолетные шины испытывают огромные нагрузки. Несколько часов они находятся в условиях очень низких температур, а во время посадки самолета набирают скорость до 280 км/ч. При приземлении температура шины составляет 260°С. Почему же тогда эти компоненты не взрываются в воздухе и не лопаются при контакте с покрытием ВПП?
Секрет находится внутри шины: она заполнена не сжатым воздухом, как автошина, а газом – азотом. Поэтому авиационные шины всегда сухие, без воды внутри и не могут замерзнуть. Также они не горючие.
На одно колесо у немецких механиков ушло 15 минут, и они приступают к съему следующего колеса, а «переобутое» ставят на место. Специалист внимательно проверяет затяжку болтов, ведь их ослабление грозит катастрофой.
Далее шины накачивают, опускают домкрат, проверяют, все ли болты находятся на своих местах, укрепляют их контровочной проволокой. На этом процесс замены шин заканчивается.
Почему шины самолета не взрываются при посадке, несмотря на высокую скорость и огромную массу
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
1. Немного о самолетах
Вес незагруженного «Боинга» составляет свыше 200 т, Airbus A380 весит около 560 т. Скорость при посадке самолета составляет 250-280 километров в час. Силу удара, которую получают шасси в момент приземления, можно разве что только представить.
2. Амортизаторы или чудо №1
В лайнерах, эксплуатируемых в наше время, применены специальные азотно-масляные многокамерные устройства, которые при посадке самолета поглощают удары почти в полном объеме. Стойки же не позволяют транспортному средству подпрыгивать и раскачиваться достаточно сильно, стабилизируя транспортное средство. Пружины здесь заменены азотом, который находится под давлением.
Так как скорость доходит до 460 километров в час, конструкцию сделали особо прочной. Это необходимо, чтобы исключить аварию в случае экстренного торможения, а оно время от времени случается. ТУ-154 в Одессе в 1988 г. приземлялся на скорости 415 километров в час. И стойки, и шины такую нагрузку выдержали.
3. А что еще.
Секрет заключается не только в очень сложных особенностях конструкции амортизаторов. Колеса с шинами в самолетах тоже особенные. Диски изготавливаются или из сплава магния и цинка, или из титана. Крепление частей колеса – это не только болты. Их, а также резину, проклеивают, чтобы обеспечить абсолютную герметичность. Вода внутрь колеса попасть не должна, потому что в воздухе она превратится в лед, а при посадке, в результате трения будет кипеть.
В большинстве своем в самолетной шине камеры нет. Внутрь закачивается специальный технический азот, который в процессе трения не начнет гореть. Автомобильная шина имеет слегка овальную форму, а самолетная – это идеальный круг, что снижает риск возникновения нежелательных ситуаций во время крена.
Рисунок на шинах отсутствует, есть только полосы, идущие продольно. Они предназначены для борьбы с аквапланированием, если полоса мокрая. Что касается состава шины, то он слишком сложный. В составе имеется синтетический и натуральный каучук, технические специальные ткани и сталь.
Армирующим составляющим выступает арамид, нейлон и железный корд. Арамид – это высокотехнологичный полимер, обладающий повышенной стойкостью к воздействиям механического и термического характера. Его коммерческое наименование кевлар.
У данного материала прочность на разрыв составляет около 550 кг/кв.мм. Аналогичный показатель стали составляет 50-150 кг/кв.мм. Кевлар используется для изготовления огнезащиты и бронежилетов. Соотношение всех составляющих очень важно: в шине самолета содержится резины не более пятидесяти процентов, металла – пять процентов. Все остальное – это высокотехнологичные материалы.
Строение шины напоминает слоеный пирог. Сначала идет резина тонкой пленкой – слой из арамидных и нейлоновых шнуров. Таким образом обеспечивается защита от перетирания корда и от нагрева и разрыва шнуров. Есть и допстраховка – самолет имеет несколько колес: у Боинга их шесть, у Антея – 32. При условии, что одно из них лопнет, нагрузка будет перераспределена на остальные.
Изготовление шасси занимает около шести месяцев. Все элементы из металла полируются до состояния зеркала. Производство шины тоже занимает немало времени. Несмотря на то, что покрышка имеет практически совершенную конструкцию, долговечной ее назвать нельзя. Через каждые пять сотен посадок самолета их приходится менять. Если говорить о пассажирском лайнере, то данная процедура может понадобится и раз в год. Не во всех случаях самолетные шины меняются полностью (аналогично автомобильным). В основном хватает восстановления только верхнего слоя. Шина способна выдержать следующие пятьсот приземлений машины.
4. Почему для автомобилей нельзя сделать то же самое
Нечто подобное можно сделать и для авто, тем более, что изобрели кевлар непосредственно для гоночных машин. Проблема заключается в другом. Созданные по авиатехнологиям шины имеют слишком высокую цену – 1 500-6 000 долларов одна штука. Соответственно, столь дорогую резину в случае с автомобилем применять нерентабельно. Некоторые производители добавляют кевлар в резину, предназначенную для тех же внедорожников. Но в этом случае соотношение корда с резиной не такое дорогое.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
nauka_yaru
nauka_yaruНаука и технология
Размещу-ка я свой постег про конструкцию основных колёс Airbus-320.
Колёса до установки на самолёт хранятся в ангаре закрытыми от (солнечного?) света.
Тут можно уже рассмотреть некоторые подробности их жизни:
Такое колесо весит примерно 130 кг.
Собственно колесо состоит из диска и шины.
Диски состоят из двух половин, разнимающихся в осевом направлении, и скреплённых по окружности колеса болтами. Гайки тех болтов видны на предыдущем фото по периметру диска ближе к его наружному краю.
Вот эти гайки крупнее:
Для закачки используется зарядный штуцер, ввёрнутый в наружную половинку диска:
Окончательную накачку до рабочего давления производители техники рекомендуют производить после установки колеса, уже на самолёте.
Внутри диска колеса находится (как мне кажется) теплозащитный экран, отделяющий тормозные диски от диска колеса и уменьшающий нагрев последнего:
Вот он в верхней части, весь такой зеркальный.
Стального цвета направляющие входят в пазы тормозных дисков при установке колеса.
Если его снять, мы видим завораживающее:
(Я аж балдею от этого вида )
Крышка находится на колесе и, разумеется, вращается вместе с ним. Вращая ротор датчика.
Сигналы ото всех датчиков поступают в систему антиюзовой автоматики, которая регулирует давление подводимой в тормоз каждого колеса гидрожидкости и подтормаживает колёса таким образом, чтобы они не проскальзывали. То есть пилот может нажимать тапку со всей дури, но работающая антиюзовая система не даст ему снести колёса, а будет обеспечивать максимально эффективное торможение.
Новая покрышка выглядит так:
Для примера несколько видов износа.
Если накачанное колесо изнашивается до дна канавок, его обычно пора менять.
Вообще, по моим подсчётам, колёса меняются довольно редко. В среднем по нескольким самолётам, на каждом из них менялось примерно по три колеса в месяц. Учитывая, что на 320-м колёс всего шесть, получается, что каждое колесо меняется в среднем раз в два месяца (если предположить, что у нас хромает отчётность, то можно увеличить ориентировочную интенсивность до одного раза в месяц на каждое колесо).
Разумеется, бывают и более частые замены по порезам.
После сдутия колесо выглядит так:
Что интересно, в документах такой вид износа определяется как «перенаддув», хотя нашей компании так и не удалось добиться равномерно прямолинейного профиля износа ни при каком давлении
(наверное, из-за тех техников, кто проявляет бдительность и докачивает «спущенные», по их мнению, колёса)
Так называемые «Chevron cutting» («Шевронообразные начёсы»):
Износ до первого нитяного корда:
Прокол/порез в канавке:
Что интересно, нигде в документах не указывают допустимую глубину пореза
Везде ориентируются на повреждённость нитяного и основного кордов.
Есть также допуски на ширину и длину порезов.
Два нитяных корда на колесе от Boeing-767:
Ну что же.
Пожалуй, это всё, что вспомнилось на данный момент про колёса.
Рассказ представил член клуба «Наука и технология» Lx