6.1.1 Определение основных параметров принятой модели опоры воздушного судна.

Для моделирования процесса движения по поверхности летного поля воздушных судов необходимо, определять основные численные характеристики принятых моделей. Масса воздушного судна, приходящаяся на основную опору:

где G – масса воздушного судна;

k_гл – коэффициент загрузки главной опоры;

N₀ – количество главных опор.

При моделировании авиашины следует иметь ввиду, что в диапазоне реальных нагрузок на колесо авиашина ведет себя как абсолютно упругий элемент, что позволяет рассматривать шину как пружину, характеризуемую коэффициентом жесткости С_ш, равным отношению вертикальной нагрузки к деформации шины. Результаты моделирования авиашины с учетом вязких свойств пневматика мало отличаются от абсолютно упругой модели. Поэтому демпфированием авиашины в дальнейшем будем пренебрегать.

Рисунок 14

Амортизационные стойки состоят из упругого элемента в виде столба газа соединенного со средой, рассеивающей энергию удара. Демпфирование колебаний в амортизаторе осуществляется за счет трения, имеющего различную физическую природу. Обычно различают следующие виды трения:

• трение, зависящее от скорости относительных перемещений подрессоренных и не подрессоренных масс (вязкое трение). Это вид трения обеспечивается гидравлическими элементами амортизаторов, в пневматических упругих элементах. Постоянное (сухое) трение, возникает в шарнирах рычагов-амортизаторов. Принято различать трение покоя (статическое) и трение скольжения;

• межмолекулярное (внутреннее) трение, возникающее, главным образом, в резиновых упругих элементах. Межмолекулярное трение заметно влияет на рассеивание энергии колебаний модели только, при наличии в амортизаторах больших объемов резины и практически не проявляется в амортизаторах опор воздушных судов.

Четкую границу между действием трения различных видов в амортизаторе провести трудно, так как они действуют одновременно. При исследовании модели линейного амортизатора основное внимание уделяют вязкому трению. Амортизационная стойка двойного действия, обычно имеет две воздушные (газовые) камеры. Первичная камера представляет собой нормальную воздушную камеру, а во второй камере, находящейся внутри первичного поршня, воздух сжат до давления, превышающего максимальную статическую нагрузку.

При рулении по покрытию с неровностями средней и большой длины волны эта стойка работает в обычном режиме. Когда колесо встречается с препятствиями малой длины волны (резкий выступ), пневматик резко обжимается и накапливает большую энергию. Приращение нагрузки на пневматик передается в виде импульса на неподрессоренные массы. Полная нагрузка на амортизационную стойку равна сумме нагрузок от обжатия воздуха (газа), определяемого положением поршня, и нагрузки, пропорциональной скорости хода поршня. Нагрузка изменяется пропорционально квадрату скорости до того момента, пока давление в полости не станет равным давлению, соответствующему предварительной нагрузке вторичного поршня. Таким образом, вторичный поршень эквивалентен импульсной или гидравлической камере, поглощающей импульс неподрессоренной массы и уменьшающей пиковые нагрузки.

Рисунок 15

Нелинейная природа деформирования амортизационных стоек воздушных судов типа Ту-134, Ил-86, Ил-62 под нагрузкой, может быть описана следующей зависимостью:

где S – ход штока амортизатора;

p₀ – начальное давление;

V₀ – начальный объем камеры;

F – площадь штока.

Для самолета Ту-154 зависимость может быть представлена в форме:

где S_k=36,2 см и S₁=16,45 см – характерные значения хода штока.

Коэффициент жесткости С_а абсолютно упругого элемента можно считать значением первой производной кривой обжатия амортизатора. В системе дифференциальных уравнений модели коэффициент жесткости принят постоянной и может быть определен как тангенс угла наклона касательной к кривой обжатия амортизатора в характерной точке.

Коэффициент неупругого сопротивления (демпфирования) R_a может быть определен по формуле:

где v - коэффициент затухания апериодических колебаний;

При исследовании моделей амортизационных стоек были выполнены расчеты на ЭВМ по определению значения . Данное значение определялось на основе минимизации следующего выражения:

где - теоретическая кривая обжатия амортизатора;

- экспериментальная кривая обжатия амортизатора.

В результате расчетов установлено, что для оценки вертикальных колебаний воздушного судна коэффициент затухания колебаний может быть принят равным 0,2.

В результате проведенного исследования были установлены основные характеристики математических моделей воздушных судов, значения которых сведены в таблицу:

Таблица 30