На ивпп, покрытых осадками, и на грунтовых впп.

 

В соответствиии с принятой в нашей стране практикой состояние ВПП, покрытой осадками, характеризуется коэффициентом сцепления и толщиной и видом осадков.

Коэффициент сцепления используется для оценки состояния ВПП при толщине осадков менее 3 мм.

При наличии на ВПП осадков, толщина которых более 3 мм, характеристики взаимодействия колеса с покрытием зависят в основном от толщины и вида осадков: сухой снег, мокрый снег, слякоть, вода и пр.

В связи со сложностью поиска условий испытаний по определению взлетных и посадочных характеристик на ВПП, покрытых осадками, целесообразно предварительно выполнить расчеты по оценке этих характеристик при различном состоянии поверхности ВПП для сокращения объема и сроков проведения летных испытаний. При этом предполагается, что характеристики взлета и посадки на сухой ВПП определены, и для учета влияния осадков используются действующие на самолет дополнительные силы, которые возникают при наличии этих осадков.

Для определения дистанций взлета и посадки при состояниях ВПП, оцениваемых коэффициентом сцепления , предлагается методика, изложенная ниже.

Предварительные сведения. В соответствии с существующими правилами значение m _ЗАМ определяется специальными измерительными устройствами (тележка АТТ2, десселерометр 1155М) на постоянной скорости V_зам. Взаимодействие же колеса самолета с поверхностью характеризуется величиной f_пр, где f_пр - предельное значение коэффициента сцепления, которое зависит от скорости и может отличаться от величины m _ЗАМ на скорости V_зам.

Как правило, тормозная система самолета не позволяет реализовать значения f_пр на сухой полосе и даже при пониженных значениях m _ЗАМ из-за ограничений по тормозному моменту. При понижении сцепления возникает ситуация, когда тормозной момент становится больше момента от силы сцепления колеса с поверхностью. В этом случае колесо будет “юзить”. Для предотвращения “юза” в конструкцию тормозной системы включают антиюзовую автоматику или предусматривается в процессе торможения уменьшение давления (как правило - импульсное) для предотвращения разрушения шины колеса.

Зависимость коэффициента сцепления f_пр от путевой скорости V и m _ЗАМ записывается в виде

(1)

где

К = 0.75 а + 0.25,

b = 3 10^-3,

,

g = 4 10^-4 (1 - а f₀),

а = 1 при ,

а =m _ЗАМ / 0.6 при m _ЗАМ <0.6,

f₀ =0.95 (1 - р_ш/р_разр) (2)

где

р_ш - давление в шине колеса,

р_разр - давление в шине колеса, при котором эта шина разрушается.

При движении самолета по ВПП, с пониженным значением m _ЗАМ предельное значение f_пр в процессе торможения практически не может быть реализовано, так как для предотвращения “юза” давление в тормозах колес приходится периодически уменьшать (при наличии автомата “юза” давление изменяется автоматически). Это приводит к тому, что реализуемый f_к меньше f_пр примерно на 0.03.

В Приложении 2 приводитсяпример определения силы торможения колес самолета (F_торм) при проведении летных испытаний. Сравнивая отношение зависимости F_к/G от путевой cкорости с зависимостью f_к = f(V), можно найти значение m _ЗАМ, при котором тормозной момент колеса становится больше момента от силы сцепления колеса с поверхностью ВПП. При дальнейщем уменьшении замеренного коэффициента сцепления m _ЗАМ разница между F_к/G и f_к на каком-то участке торможения приведет к увеличению дистанции торможения на этом участке. Так как F_к/G и f_к представляют часть продолной перегрузки n_х, то не составит труда определить дистанцию тормозного участка при пониженном значении замеренного коэффициента сцепления m _ЗАМ.

Для оценки влияния m _ЗАМ на характеристики бокового движения и максимальное значение бокового ветра предлагается следующая методика определения боковых сил колес шасси самолета.

Зависимость коэффициента боковой силы колеса f_Z от угла увода можно выразить зависимостью

f_Z = f_пр sinА , (3)

где

Зависимость производной в точке на сухой ВПП и скорости, близкой к 0, представляется в следующем виде

, (4)

где

К_z =

а_z = 0.29 - 0.4 р_ш/р_разр

b_z = 4.75 + 2.2 р_ш/р_разр

w - ширина шины колеса,

d - диаметр шины колеса,

d - обжатие колеса,

р_ш - давление в шине колеса,

р_разр - разрушающее давление в шине колеса.

Влияние скорости на значение производной в точке на сухой ВПП можно выразить зависимостью

= (1 - V/2000), (5)

где V - путевая скорость в км/ч.

При коэффициенте сцепления

, (6)

где К - коэфициент, определенный в формуле (1).

При совместном действии на колесо тормозных и боковых сил максимальная величина вектора f_пр направлена параллельно вектору скорости.

ВПП, покрытая слоем осадков более 3 мм. При движении самолета по ВПП, покрытой слоем осадков толщиной Н, на часть поверхности колеса действует сила взаимодействия между этим колесом и слоем осадков. Равнодействующая этой силы приложена к колесу с координатами Х_Д и У_Д (начало координат совпадает с точкой на оси колеса, ось У направлена параллельно путевой скорости, ось Х направлена перпендикулярно поверхности ВПП).

У_Д =R - 0.51 Н - ë

, (7)

где

R - радиус необжатого колеса,

ë - обжатие колеса под действием силы N_к

d - диаметр колеса,

w - ширина колеса,

(8)

Скорость V_Д в точке с координатами Х_Д и У_Д является векторной суммой путевой скорости самолета V и окружной скорости колеса V_окр.

Равнодействующая сил Р_сл, действующих на колесо от слоя осадков, определяется по формуле

, (9)

где

g - массовая плотность осадков,

S_д - проекция площади соприкосновения осадков с колесом в направлении, перпендикулярном направлению скорости V_Д.

Если представить шину колеса в виде тора, то можно определить величины проекций площади S_д на перпендикулярные осям поверхности и затем нетрудно рассчитать силу сопротивления от слоя осадков и силу, “приподнимающую” самолет над поверхностью. При определенных сочетаниях скорости движения, наличии “юза” колеса и массовой плотности осадков, расстояние между колесом и поверхностью уменьшается до некоторой величины, при которой колесо начинает “глиссировать”, т.е. сила трения уменьшается практически до 0. По результатам исследованиям отечественных ученых эта величина составляет около 0.72 мм над уровнем микронеровностей ВПП для колеса с гладкой шиной. При наличии канавок на протекторе шины толщина слоя под колесами “ увеличивается” в соответствии с объемом, который занимают осадки в канавках протектора в площади контакта.

Грунтовая ВПП. Исследование возможности эксплуатации самолета на грунтовой ВПП включает -

- определение глубины колеи при стоянке самолета, не менее, чем 24-часов,

- определение глубины колеи при движении самолета и потребный режим работы двигателя(ей),

- определение режима работы двигателя(ей) при страгивании самолета для руления.

При движении колеса с малой скоростью (5...15) км/ч по грунту прочностью s_гр (кгс/см²) глубина колеи составляет Н_кол.

Связь между параметрами колеса и прочностью грунта выглядит следующим образом (формула 10):

+ (10)

где

 

р_ш - давление в шине колеса,

d - обжатие колеса на ИВПП,

d_гр - обжатие колеса на грунтовой ВПП, с прочностью грунта s_гр ,

- ширина шины колеса.

Под воздействием вертикальной нагрузки N_Х, действующей на колесо, происходит обжатие колеса на величину d_гр и образование колеи. Часть вертикальной нагрузки N_Х, а именно - “создает” (или “продавливает”) колею, глубиной Н_кол.

, (11)

где

р_ш - давление в шине колеса,

р_разр - разрушающее давление в шине колеса,

w - ширина шины колеса,

d - диаметр шины колеса.

При движении самолета по ГВПП на колесо действуют силы взаимодействия грунта и колеса, определяемые по формулам (9), (11), а также вертикальная сила от веса самолета, приходящееся на одно колесо, с учетом подъемной силы. При этом, надо учитывать составляющую силы, которая связана с “продавливанием” грунта в горизонтальном направлении.

Если представить, как говорилось выше, шину колеса в виде тора, то нетрудно рассчитать продольную силу сопротивления от грунта и вертикальную силу, “приподнимающую” самолет.

В случае, когда колеса двигаются один за другим (”тандем”), нагрузки на них одинаковые и их продольные оси совпадают, то переднее колесо “создает” колею, глубиной Н_п, определяеую по формуле (11), а заднее, глубиной Н_з, которую можно определить следующим образом

при (12)

 

Суммарная колея составит Н=Н_п+Н_з.

При практически Н_з = 0.