Шасси самолёта: устройство, типы (классическое, хвостовое колесо). Управление самолётом на земле с помощью хвостового колеса/лыжи – история и принцип работы.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Шасси самолета
Aircraft undercarriage
Обычное шасси, или шасси хвостового типа, представляет собой шасси самолета, состоящее из двух основных колес, расположенных впереди центра тяжести, и небольшого колеса или полоза для поддержки хвостовой части. Также используется термин "хвостовое колесо" (taildragger). До того, как самолеты стали широко использовать хвостовые колеса, многие самолеты (например, некоторые самолеты Sopwith времён Первой мировой войны, такие как истребитель Camel) были оснащены управляемыми хвостовыми полозьями, которые работают аналогично хвостовому колесу. Когда пилот нажимал на правую педаль руля направления – или на правую подножку "рулевой штанги" в Первую мировую войну – полоз поворачивался вправо, создавая большее сопротивление с этой стороны самолета и заставляя его поворачивать вправо. Хотя это менее эффективно, чем управляемое колесо, это давало пилоту некоторый контроль над направлением движения самолета при рулении или начале разбега, до того момента, когда воздушный поток над рулем становился достаточным для его эффективной работы. Другая форма управления, которая сейчас встречается реже, чем раньше, – это управление с помощью "дифференциального торможения", при котором хвостовое колесо является простым, свободно поворотным механизмом, а самолет управляется путем применения тормозов к одному из основных колес для поворота в этом направлении. Это также используется на некоторых самолетах с трехколесным шасси, где свободно поворотным является носовое колесо. Как и управляемое хвостовое колесо/полоз, оно обычно интегрировано с педалями руля направления, чтобы обеспечить плавный переход между управлением колесами и аэродинамическим управлением.
Conventional landing gear, or tailwheel type landing gear, is an aircraft undercarriage consisting of two main wheels forward of the center of gravity and a small wheel or skid to support the tail. The term taildragger is also used. Before aircraft commonly used tailwheels, many aircraft (like a number of First World War Sopwith aircraft, such as the Camel fighter) were equipped with steerable tailskids, which operate similar to a tailwheel. When the pilot pressed the right rudder pedal — or the right footrest of a "rudder bar" in World War I — the skid pivoted to the right, creating more drag on that side of the plane and causing it to turn to the right. While less effective than a steerable wheel, it gave the pilot some control of the direction the craft was moving while taxiing or beginning the takeoff run, before there was enough airflow over the rudder for it to become effective. Another form of control, which is less common now than it once was, is to steer using "differential braking", in which the tailwheel is a simple, freely castering mechanism, and the aircraft is steered by applying brakes to one of the mainwheels in order to turn in that direction. This is also used on some tricycle gear aircraft, with the nosewheel being the freely castering wheel instead. Like the steerable tailwheel/skid, it is usually integrated with the rudder pedals on the craft to allow an easy transition between wheeled and aerodynamic control.
Преимущества
Конфигурация хвостового колеса имеет ряд преимуществ перед трехопорным шасси, благодаря которым самолеты с хвостовым колесом дешевле в производстве и обслуживании.
The tailwheel configuration offers several advantages over the tricycle landing gear arrangement, which make tailwheel aircraft less expensive to manufacture and maintain.
Недостатки
Устройство обычной посадочной схемы имеет недостатки по сравнению с самолетами с носовым колесом. После постройки первых четырех прототипов Me 262 серии V с убирающейся хвостовой опорой, пятый прототип был оснащен фиксированной трехопорной схемой для испытаний, а шестой прототип и последующие получили полностью убирающуюся трехопорную схему. Ряд других экспериментальных и прототипных реактивных самолетов имели обычную посадочную схему, включая первый успешный реактивный самолет Heinkel He 178, исследовательский самолет Ball Bartoe Jetwing и один Vickers VC.1 Viking, который был модифицирован двигателями Rolls Royce Nene и стал первым в мире реактивным авиалайнером. Редкие примеры реактивных самолетов с хвостовым колесом, запущенных в производство и состоявших на вооружении, включают британский палубный истребитель Supermarine Attacker и советский Яковлев Як-15. Оба самолета впервые поднялись в воздух в 1946 году и являлись развитием более ранних самолетов с винтовым двигателем. Хвостовая опора Attacker была обусловлена использованием крыла Supermarine Spiteful, что позволило избежать дорогостоящих изменений конструкции или переоборудования. Выхлопные газы двигателя располагались за рулем высоты и хвостовым колесом, что снижало возникающие проблемы. Як-15 был создан на базе винтового истребителя Яковлев Як-3. Его двигатель был установлен под передней частью фюзеляжа. Несмотря на необычную схему, Як-15 был прост в управлении. Хотя это был истребитель, он в основном использовался для подготовки советских пилотов к полетам на более совершенных реактивных истребителях.
The conventional landing gear arrangement has disadvantages compared to nosewheel aircraft. After the first four prototype Me 262 V series airframes were built with retracting tailwheel gear, the fifth prototype was fitted with fixed tricycle landing gear for trials, with the sixth prototype onwards getting fully retracting tricycle gear. A number of other experimental and prototype jet aircraft had conventional landing gear, including the first successful jet, the Heinkel He 178, the Ball Bartoe Jetwing research aircraft, and a single Vickers VC.1 Viking, which was modified with Rolls Royce Nene engines to become the world's first jet airliner. Rare examples of jet powered tailwheel aircraft that went into production and saw service include the British Supermarine Attacker naval fighter and the Soviet Yakovlev Yak 15. Both first flew in 1946 and owed their configurations to being developments of earlier propeller powered aircraft. The Attacker's tailwheel configuration was a result of it using the Supermarine Spiteful's wing, avoiding expensive design modification or retooling. The engine exhaust was behind the elevator and tailwheel, reducing problems. The Yak 15 was based on the Yakovlev Yak 3 propeller fighter. Its engine was mounted under the forward fuselage. Despite its unusual configuration, the Yak 15 was easy to fly. Although a fighter, it was mainly used to prepare Soviet pilots for flying more advanced jet fighters.
Подвеска одноколесная
Вариантом схемы хвостового колеса является одноколесное шасси. Для минимизации сопротивления многие современные планеры оснащаются одним колесом, убирающимся или неубирающимся, расположенным по центру под фюзеляжем, которое называется одноколесным шасси или одноколесной посадочной системой. Одноколесное шасси также используется на некоторых самолетах с двигателем, где снижение сопротивления является приоритетом, например, на Europa XS. Самолеты с одноколесным шасси используют убирающиеся опоры на концах крыльев (с небольшими поворотными колесами) для предотвращения касания крыльями земли. Самолет с одноколесным шасси может иметь хвостовое колесо (как у Europa) или носовое колесо (как у планера Schleicher ASK 23).
A variation of the taildragger layout is the monowheel landing gear. To minimize drag, many modern gliders have a single wheel, retractable or fixed, centered under the fuselage, which is referred to as monowheel gear or monowheel landing gear. Monowheel gear is also used on some powered aircraft, where drag reduction is a priority, such as the Europa XS. Monowheel power aircraft use retractable wingtip legs (with small castor wheels attached) to prevent the wingtips from striking the ground. A monowheel aircraft may have a tailwheel (like the Europa) or a nosewheel (like the Schleicher ASK 23 glider).
Обучение
Самолетам с хвостовым колесом требуется больше времени для обучения пилотов. Это стало важным фактором в 1950-х годах, когда большинство производителей перешли на самолеты-тренеры с носовым колесом, и на протяжении многих лет самолеты с носовым колесом были более популярны, чем самолеты с хвостовым колесом. В результате большинство пилотов, получивших лицензию частного пилота (PPL), теперь учатся летать на самолетах с трехколесным шасси (например, Cessna 172 или Piper Cherokee) и только потом переходят на самолеты с хвостовым колесом. Обычная посадка выполняется касанием всех трех колес одновременно – посадка в трех точках. Этот метод позволяет добиться минимальной дистанции приземления, но может быть сложным при боковом ветре, так как эффективность руля направления может значительно снизиться до того, как хвостовое колесо начнет эффективно работать. Альтернативой является посадка на основные колеса. Она требует от пилота приземлить самолет на основные колеса, удерживая хвостовое колесо в воздухе с помощью руля высоты, чтобы поддерживать низкий угол атаки. Когда самолет замедляется до скорости, обеспечивающей сохранение управления, но превышающей скорость, при которой теряется эффективность руля направления, хвостовое колесо опускается на землю.
Taildragger aircraft require more training time for student pilots to master. This was a large factor in the 1950s switch by most manufacturers to nosewheel equipped trainers, and for many years nosewheel aircraft have been more popular than taildraggers. As a result, most Private Pilot Licence (PPL) pilots now learn to fly in tricycle gear aircraft (e. g. Cessna 172 or Piper Cherokee) and only later transition to taildraggers. Normal landings are done by touching all three wheels down at the same time in a three point landing. This method does allow the shortest landing distance but can be difficult to carry out in crosswinds, as rudder control may be reduced severely before the tailwheel can become effective. The alternative is the wheel landing. This requires the pilot to land the aircraft on the mainwheels while maintaining the tailwheel in the air with elevator to keep the angle of attack low. Once the aircraft has slowed to a speed that can ensure control will not be lost, but above the speed at which rudder effectiveness is lost, then the tailwheel is lowered to the ground.