Тормоза для аэропланов (самолетов)

тормоза самолетовТОРМОЗА для аэропланов (самолетов), приспособление, уменьшающее скорость и расстояние пробега аэроплана по аэродрому. Торможение аэропланов возникло с самого начала авиации применением в хвостовой части аэроплана костыля, бороздящего поверхность аэродрома. В дальнейшем пытались использовать аэродинамические тормоза в виде поворотных открылков, которые увеличивали сопротивление воздуха. Но все эти средства оказались недостаточно эффективными и не удовлетворяли требованиям к тормозам для аэропланов. Специфическими свойствами тормозных устройств для аэропланов, отличающих их от автотормозов являются: 1) раздельное торможение правого и левого колес для лучшего маневрирования самолета на рулении и посадке, 2) возможность регулирования степени торможения как средства против капотажа, 3) малый вес и 4) отсутствие необходимости торможения при заднем ходе.

Проблема аэропланных тормозов впервые была разрешена в достаточной степени авиацией США применением колесных тормозов, использующих трение пневматиков о поверхность аэродрома. По способу действия тормоза для аэропланов можно разделить на следующие типы: 1) механические тормоза с прямой передачей от усилия руки или ноги пилота, применяемые для аэропланов небольших размеров; 2) гидравлические тормоза с передачей усилий на тормоза путем нагнетания незамерзающей жидкости в тормозную систему до определенного давления и применяемые для самолетов средних размеров;

3) пневматические тормоза с косвенной передачей усилий, необходимых для торможения посредством управления реле (система клапанов), перепускающим в тормозах сжатый воздух; 4) комбинированные тормозные устройства гидропневматические, или пневмогидравлические, главными источниками энергии (производящей работу торможения) которых является также сжатый воздух. Эти последние типы тормозов применяются для аэропланов любых размеров вплоть до аэропланов- гигантов; 5) электротормоза, конструктивное оформление которых еще достаточно не проработано. Каждый из перечисленных типов тормозных устройств имеет свои преимущества и недостатки для эксплуатации на аэропланах и применяется в зависимости от различных условий и свойств аэроплана.

По конструкции колесные тормоза аэропланов разделяются на три основных типа: ленточные, колодочные и дисковые. Наиболее распространенным типом конструкции авиатормозов являются колодочные тормоза, применяемые на автомобилях. Колодочные тормоза имеют преимущества в отношении компактности и удобства размещения их внутри колеса, выгодного распределения усилий, создающих тормозной момент, и возможности конструирования тормоза достаточно малого веса несмотря на значительные силы, воспринимаемые тормозом и колесом. Производство колодочных тормозов просто и удобно для серийного изготовления. При колесных тормозах шасси аэроплана должно иметь достаточный вынос относительно центра тяжести его, что предотвращает капотаж при резком торможении, т. е. опрокидывающий момент аэроплана при резком торможении д. б. меньше восстанавливающего. Невыполнение этого условия ведет к необходимости ограничивать степень торможения, благодаря чему тормозной эффект, который могут дать тормоза, не будет использован. Это условие приближенно м. б. выражено неравенством

μ < Gs,

где G - вес аэроплана, Н - высота центра тяжести над землей, μ - коэффициент трения пневматика о землю и s- горизонтальное расстояние от оси колеса до центра тяжести. Из этого неравенства определяется вынос шасси, характеризуемый обычно углом α, для которого tg α > s/H или tg α > μ. Потребный тормозной момент на колесе аэроплана определяется по уравнениию

Мm = nGk·Rkμ,

где Gk- вес, приходящийся на одно колесо, n- перегрузка при приземлении, принимаемая обычно = 1,1; Rk- радиус колеса с учетом обжатия пневматика под рабочей нагрузкой. Предварительно для усадки пневматика можно принять величину 0,2—0,3 диаметра поперечного его сечения. Коэффициент трения резины в зависимости от поверхности аэродрома значительно меняется. По данным иностранной литературы коэффициент трения резины μ имеет следующие значения для сухой поверхности: о землю - 0,32, о бетон - 0,50, о дерево - 0,59, об асфальт - 0,60. Тормозной момент, определенный вышеуказанной формулой, является максимально предельным, т. к. граничит с возможностью блокирования колес, что является крайне нежелательным в виду быстрого износа пневматиков или прорыва их при плохом состоянии поверхности аэродрома.

Ленточный механический тормоз

На фиг. 1 изображен ленточный механический тормоз, состоящий из диска а, к которому приклепан кронштейн б. На кронштейне б укреплена лента с тормозной прокладкой (феродо) в и валик г с кулачком д, на шлицах валика посажен рычаг е с ушком, к которому подводится трос управления тормоза. Для регулировки зазоров между тормозной прокладкой и барабаном на диске а укреплены болты ж. Тормозной диск неподвижно связан с фланцем на шасси аэроплана болтами з. При натяжении троса рычаг и кулачок поворачиваются и отводят свободный конец ленты, прижимая ее к поверхности барабана колеса. Трение, возникающее между ними, задерживает вращение колеса и производит торможение. Возвращение ленты в первоначальное положение при растормаживании происходит под действием упругости самой ленты, а в случае недостаточности этого - возвратными пружинами, стягивающими ленту.

2-колодочный механический тормоз

На фиг. 2 изображен 2-колодочный механический тормоз, состоящий из неподвижно закрепленного болтами на фланце шасси диска а, кронштейна б, колодок, облицованных феродо, в и г, рычажка с валиком д, кулачка е, возвратных пружин ж и эксцентриковых болтов з, регулирующих зазоры между феродо и барабаном, Распор колодок и прижимание их к поверхности барабана создается так же, как и в ленточном тормозе, поворотом рычага и кулачка, действующего на свободный конец колодки г.

3-колодочный гидравлический тормоз

На фиг. 3 изображен 3-колодочный гидравлический тормоз, состоящий из неподвижного диска а, колодок б, в и г, тормозного цилиндра с поршнем д, возвратных пружин е и эксцентриковых болтов ж.

Распор колодок создается штоком поршня цилиндра д, в который нагнетается под давлением жидкость, способная не замерзать при —50°С.

Пневматический многоколодочный камерный тормоз

На фиг. 4 представлен пневматический многоколодочный камерный тормоз, состоящий из неподвижного диска а, к которому приклепан кольцевой швеллер б с пазами; в пазы заходят выступы колодок в. Между швеллером и колодками проложена резиновая камера г, колодки стягиваются кольцевыми возвратными пружинами д. Действие этого тормоза производится нагнетанием сжатого воздуха в камеру, которая, расширяясь, раздвигает колодки и прижимает их к тормозному барабану колеса. Весьма существенное значение в колодочных тормозах приобретает серводействие, т. е. влияние сил трения одной колодки на другую, что имеет место при последовательном включении в работу в цепи тормозных колодок. При положительном серводействии силы трения, действующие на 2-ю колодку, соединенную с 1-й подвижным шарниром, будут прижимать его к барабану, т. е. увеличивать нормальные силы и тем увеличивать тормозной момент.

При отрицательном же происходит явление обратное, т. е. силы трения стремятся отводить колодку от барабана и уменьшают нормальные силы и тормозной момент. В тормозах аэропланов с прямой передачей необходимо использовать серводействие, так как потребные моменты торможения и усилия пилота достаточно велики. При косвенной передаче к тормозу, например, сжатым воздухом, серводействие м. б. ослаблено до степени, необходимой лишь для того, чтобы уменьшить расход воздуха за счет понижения давления. Уменьшение серводействия дает более ровную и мягкую работу тормоза, а главное уменьшается зависимость работы от колебаний коэффициентов трения феродо.

Влияние серводействия

Влияние серводействия изображено на фиг. 5 и 6, где даны изменения тормозного момента, рассчитанного для коэффициента трения μ = 0,5 и принятого за 100% в зависимости от изменения μ от 0,3 до 0,6. На фиг. 6 нулевая ордината принята для расчетного момента при отсутствии серводействия за 100% и M/μ = Const. При положительном серводействии d(M)μ/dμположительно, кривая - восходящая с увеличением μ. При отрицательном, наоборот, отрицательно, кривая—нисходящая, несмотря на увеличение коэффициента μ. Кривые обозначены римскими цифрами: I - относится к 2-колодочному тормозу с положительным серводействием, II - к 2-колодочному тормозу с отрицательным серводействием, когда каждая колодка работает самостоятельно от своего распора, III - к ленточному тормозу с углом охвата в 300°. Тормоза с положительным серводействием дают, как видно из графиков, наибольшие колебания тормозного момента. Вторым важным фактором, влияющим на работу колодочного тормоза, является распределение нагрузки вдоль тормозной прокладки, что особенно чувствительно для тормоза с положительным серводействием. На фиг. 7 изображена колодка с распределением нагрузки для идеально работающего тормоза. В этом случае равнодействующая нормальных сил проходит почти в середине прокладки тормоза, и нагрузки по прокладке распределены почти равномерно. Вследствие неравного износа или неправильных зазоров по длине прокладки равномерное распределение нагрузки нарушается, и равнодействующая нормальных сил будет перемещаться либо вверх, либо вниз, как показано на фиг. 7, причем величина тормозного момента значительно изменяется.

Вследствие неравного износа или неправильных зазоров по длине прокладки равномерное распределение нагрузки нарушается, и равнодействующая нормальных сил будет перемещаться либо вверх, либо вниз

Горизонтальная линия диаграммы выражает величину нормальных сил, когда равнодействующая проходит в середине прокладки, т. е. при равномерном распределении нагрузки. Для получения более ровной работы тормоза центр вращения колодки следует перенести из положения I в положение II. Пунктирная кривая изменения равнодействующей нормальных сил указывает, насколько таковая снижает свой максимум. Поэтому для тормоза, особенно с большим серводействием, д. б. соблюдены концентричность, точная пригонка тормозных прокладок к барабану и определенные величины зазоров. Люфты колеса на оси также не допускаются, иначе правильная и спокойная работа тормоза будет нарушена. Величина нормальных сил или давление на барабане определяется из условий равенства моментов сил трения между колесом и землей и тормозным моментом. Сила трения на барабане Т = (Dk/Dm)·μ·n·(G/2) и давление на барабане N = (Dk/Dm)·(μ/μ1)·n·(G/2) – где Dk- диаметр колеса, Dm - диаметр тормоза, μ –коэффициент трения резины о землю, μ1 - коэффициент трения тормозной прокладки, n- перегрузка и G - вес самолета. Задаваясь удельной нагрузкой на тормозную прокладку из условий износа и срока службы (обычно принимается 5—6 кг/см2), подсчитывают размер прокладки, ширина которой обычно составляет 0,1—0,15 диаметра тормоза. Колесные тормоза аэропланов снижают величину пробега после посадки до 60%, дают лучшую маневренность при рулежке, предотвращают аварии при вынужденной посадке на площадку малых размеров, сокращают работу обслуживающего персонала при сопровождении на старт и обратно. С увеличивающимся насыщением самолетами аэродромов тормоза приобретают чрезвычайное значение, и наличие тормозов на аэроплане так же необходимо, как и на автомобиле.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.