Jak funguje podvozek a brzdy osobního letadla / Habr

Zdravím všechny. V pokračování tématu popisu leteckých systémů „pro figuríny“ (zde a zde) jsem připravil nový text o podvozku a brzdách kol letadel.

Odstavec byl přidán po přečtení komentářů: Než budu pokračovat, chci upřesnit, že mou hlavní specializací jsou palubní radioelektronické přístroje, a nikoli jednotlivé systémy letadel. Proto i „figurínám“ sděluji „ořezaný“ obraz světa, dostatečný pro jejich práci. Zdá se mi, že tyto materiály by mohly zajímat širší okruh čtenářů. Zároveň si netvrdím, že plně pokryji dané téma. Takže nestřílejte do pianisty, hraje, jak nejlépe umí.

Systém kol, o která se letadlo opírá při pohybu po zemi, se nazývá podvozek. Moderní dopravní letadla používají třínohý podvozkový systém se dvěma hlavními podvozky umístěnými pod křídlem za těžištěm a jedním příďovým podvozkem umístěným v nose letadla. Hlavní podvozky jsou vybaveny brzdami a příďový podvozek je otočný, aby se letadlo mohlo při pohybu po zemi manévrovat.

U velkých letadel, jako je Airbus 380 nebo Boeing 747, se kromě hlavního podvozku používá i pomocný podvozek, který rozkládá značnou hmotnost obřího letadla. Všechny podvozky mají tlumiče. Princip fungování a účel těchto tlumičů jsou podobné jako u automobilů, ale jejich hlavním úkolem je změkčit přetížení během přistání tak, aby zatížení součástí letadla nepřekročilo povolené limity.

1. Rotující příďový podvozek

Kromě rozložení hmotnosti letadla se příďový podvozek otáčí doleva a doprava, aby umožnil letadlu manévrovat při pohybu na zemi.

Otáčení příďového podvozku lze ovládat dvěma způsoby:

• Pomocí pedálů pro ovládání kormidla,
• Použití speciální ovládací páky k ovládání otáčení příďového podvozku.

Otáčení příďového podvozku je ovládáno pedály během vzletu a přistání, když je rychlost letadla dostatečně vysoká. Zároveň pilot ovládá výchylku kormidla pomocí stejných pedálů.

obrázek je klikatelný

Mezní hodnota výchylky příďového podvozku při ovládání pedály je speciálně omezena, obvykle na 10 stupňů. Není možné zatáčet na pojezdové dráhy, pokud je nutné vychýlit příďový podvozek v úhlech asi 50-70 stupňů. Při nízkých rychlostech se pro pojíždění používá ovládací páka příďového podvozku.

Tato rukojeť se používá pouze při pojíždění a při vysokých rychlostech se automaticky odpojí.

obrázek je klikatelný

2. Hlavní podvozek a brzdy kol

Hlavními podpěrami podvozku je podvozek, na kterém jsou namontována kola vybavená brzdami.

Brzdy v letadle jsou podobné brzdám v autě, jen výrazně výkonnější, což není překvapivé, protože musí zpomalit stroj o hmotnosti 30–600 tun z rychlosti asi 250 km/h na nulu na dráze omezené délky.

Brzdy letadel se skládají ze „sendviče“ brzdových kotoučů a destiček.

V komentářích bylo upřesněno, že statická část brzd se v našem případě nazývá také kotouče. V rozhovorech s odborníky jsem vždy slyšel o „destičkách“. Možná je to žargon, ale na popis systému „pro figuríny“ to má malý vliv. V každém případě je princip fungování stejný jako u automobilových brzd a implementace je mnohem výkonnější.

Brzdy kol lze aktivovat dvěma různými způsoby: manuálně a automaticky.

Pilot brzdí ručně pedály. Může vyvstat otázka: jak se pilotovi daří ovládat a brzdit pedály a příďovým podvozkem? Faktem je, že pedály letadla jsou konstruovány zcela jinak než v autě. Směrové řízení se provádí pohybem pedálů dopředu a dozadu. V tomto případě se synchronně pohybují dva pedály: levý vpřed – pravý vzad a naopak. Brzdy se ovládají sešlápnutím pedálu. Každý pedál lze sešlápnout samostatně, tzv. diferenciální brzdění – to je další způsob, jak ovládat směr pohybu na zemi. Pokud se levá brzda používá intenzivněji než pravá, pak se letadlo bude otáčet doleva a naopak.

Režim automatického brzdění se aktivuje automaticky, když nastane určitá událost. Mohou nastat dvě takové události:

• Během přistání: Současné dosednutí na dráhu (aktivace senzorů komprese podvozku) a nastavení ovládacích pák motoru do polohy „nízký plyn“.
• Během vzletu: Přesunutí plynu z polohy pro vzlet do polohy pro volnoběh. Tento režim brzdění se nazývá přerušený vzlet (RTO).

Pilot může v letadlech Airbus a SSJ-100 aktivovat/deaktivovat režim automatického brzdění pomocí jednoho ze čtyř tlačítek pod pákou zasouvání/uvolňování podvozku (Boeing k tomu používá přepínač). Tři tlačítka (LOW, MED, MAX) odpovídají různým intenzitám brzdění při přistání a čtvrté (RTO) aktivuje režim přerušeného vzletu.

S automatickým brzděním během přistání je vše zřejmé. Podívejme se na režim přerušeného vzletu.

Přerušený vzlet je stav, kdy se posádka rozhodne přerušit vzlet z důvodu závažné poruchy. Vzlet lze přerušit pouze před dosažením „rozhodovací rychlosti“. Rozhodovací rychlost závisí na délce a stavu povrchu dráhy a vypočítává se na základě schopnosti brzdit bez sjetí z dráhy. Pokud se během akcelerace vyskytne porucha po dosažení rozhodovací rychlosti, posádka bude pokračovat ve vzletu bez ohledu na to, co se stane. Pokud se to stane dříve, bude brzdit.

Před každým vzletem musí posádka aktivovat automatické brzdění. Rychlost startu a intenzita brzdění při přerušeném vzletu přímo ovlivňují, zda letadlo sjede z dráhy či nikoli. Aktivované automatické brzdění zajišťuje, že brzdění začne ihned po vypnutí motorů z režimu vzletu.

Pokud musí být vzlet přerušen při maximální vzletové hmotnosti a maximální rychlosti, pak i přesto, že kromě kolových brzd posádka používá reverzní chod a vzduchové brzdy, energie, kterou musí brzdy absorbovat, je zahřeje natolik, že začnou žhnout ne hůř než žárovka. Po úplném zastavení letadla brzdy nepřestávají fungovat. Musí vydržet ještě nejméně 90 sekund, než zapálí podvozek. Podle předpisů hasičský sbor, který má na letištích vždy službu (a má!), dorazí k letadlu do 90 sekund.

Díky za komentáře – připomněl jste mi jednu velmi důležitou funkci brzd letadel: protiblokovací brzdový systém (ABS). Hlavní rozdíl mezi ABS v letadle a ABS v autě spočívá v důsledcích blokování kol: zatímco ABS v autě má za následek sníženou ovladatelnost a prodlouženou brzdnou dráhu, zablokovaná kola letadla se při přistání jednoduše rozbijí třením o asfalt. A bez pneumatik hlavního podvozku nebude brzdění ani účinné, ani bezpečné. ABS v letadle je tedy neodpojitelná a poměrně kritická funkce.

3. Čištění – uvolnění podvozku

Kromě brzd a ovládání příďového podvozku je s podvozkem spojena další důležitá funkce – zasouvání/uvolňování podvozku. V normálním režimu se zasouvání/uvolňování podvozku ovládá pomocí odpovídající páky na přístrojové desce.

Nahoru – zasunout, dolů – uvolnit. Mimochodem, nemusíte se bát, že se vám omylem „složí“ podvozek, když je letadlo na zemi – moderní dopravní letadla mají zámek, který takovým akcím zabrání, když je podvozek „stlačený“ – tlumiče jsou ve stlačeném stavu pod vahou letadla.

Pro zlepšení aerodynamických vlastností letadla jsou výklenky, ve kterých se nachází zatažený podvozek, uzavřeny dveřmi, takže běžný postup zasunutí podvozku vypadá přibližně takto:

1. Počítač odemkne zámky zavřené polohy křídel a odešle příkaz k otevření křídla.
2. Klapky jsou zcela otevřené a zajištěné v otevřené poloze. Příslušné senzory o tom informují počítač.
3. Počítač otevře zámky uvolněné polohy vzpěr podvozku a začne je zasouvat.
4. Regály jsou zcela zasunuty a zafixovány v zavřené poloze. Příslušné senzory o tom informují počítač.
5. Počítač otevírá zámky otevřené polohy křídel a začíná je zavírat.
6. Dveře jsou zcela zavřené a zafixované v zavřené poloze. Počítač zaznamenává znamení o ukončení zasouvání podvozku.

Celý proces trvá 20–40 sekund. Pokud se během procesu něco pokazí, systém jej přeruší, protože existuje možnost, že se něco zlomí. Normální uvolnění podvozku probíhá v opačném pořadí.

Video z testování systému zasouvání a uvolňování podvozku

V případě poruchy systému zasouvání a uvolňování je k dispozici speciální postup pro uvolnění podvozku – nouzové uvolnění. Nouzové uvolnění se aktivuje tlačítkem nouzového uvolnění, které se nachází pod krytkou vedle rukojeti zasouvání a uvolnění podvozku. Během nouzového uvolnění se zámky zasunuté polohy nohou podvozku a dveří odstraní prostředky nezávislými na počítači systému zasouvání a uvolnění. Podvozek se vlastní vahou spadne. Hmotnost každé z nohou je dostatečná k rozbití dveří, i když se samy neotevřou. Zámky spodní polohy nohou se také nastaví vlastní vahou.

4. Snímače komprese podvozku

Informace o stlačení vzpěr podvozku, které jsem zmínil výše, jsou pro mnoho systémů velmi užitečné. Možná stojí za to vyjmenovat některé funkce, které na tomto signálu závisí:

Když se objeví signál komprese podvozku:

1. Během přistání: řídicí systém, pokud je aktivováno automatické uvolnění vzduchových brzd, uvolní vzduchové brzdy. Vzduchové brzdy naruší obtok křídla, vztlaková síla se prudce sníží, na vzpěrách je váha a kolové brzdy mohou začít účinně fungovat.
2. Po přistání: aktivuje se systém automatického brzdění kol (viz výše)
3. Zámek zpětného chodu motoru je odstraněn
4. Některá vysílací rádiová zařízení jsou vypnuta (aby nedošlo k ozáření pozemního personálu).
5. Po zastavení letadla se objeví zprávy ze systému údržby, které neovlivňují činnost pilota během letu.
6. Systém regulace tlaku vyrovnává tlak uvnitř a vně letadla.
7. Blokování systémů údržby je deaktivováno, zejména je možné aktualizovat software palubních počítačů.

Při odstraňování signálu komprese podvozku:

1. Zámek zasunutí podvozku je uvolněn
2. Brzdy se krátce aktivují, aby se zpomalila kola, která se po vzletu letadla ze země protáčejí v důsledku setrvačnosti.
3. Možnost zařadit zpátečku je zablokována
4. Část zpráv systému výstrahy posádky, která nevyžaduje přímou reakci pilota za letu, je blokována (přesněji řečeno, blokování začíná okamžikem, kdy jsou ovládací páky motoru přesunuty do polohy „vzlet“, ale přímým indikátorem, že je letadlo ve vzduchu, je snímač komprese podvozku).

Odstavec byl přidán po přečtení komentářů: Snímače komprese vzpěr podvozku jsou obvykle vícekanálové a jsou umístěny na každé ze vzpěr. Data z více senzorů jsou shromažďována speciálními zařízeními, koncentrátory dat. Na základě přijatých dat jsou generovány signály o kompresi každé ze vzpěr a signál o kompresi všech vzpěr. Logika výše uvedených funkcí využívá různé signály: pro spuštění automatického brzdění stačí signály komprese dvou hlavních vzpěr a pro povolení režimu údržby musí být stlačeny všechny tři vzpěry. Ale to je jiný příběh.

prémie

Zatímco jsem připravoval tento text, rozhodl jsem se sám zjistit, proč je u některých letadel, například u Boeingu 757, hlavní podvozkový vozík za letu nakloněn tak, že přední kola jsou výše než zadní:

U Boeingu 767 jsou naopak přední kola níže než zadní:

Jak se ukázalo, celá věc je ve způsobu, jakým je navržen výklenek, kam se zasouvá podvozek, a to díky videu:

A co je nejzajímavější, u vojenského transportního letounu C5 Galaxy se hlavní podvozek uvolní v poloze napříč pohybem letadla a teprve poté se otočí o 90 stupňů do požadované polohy.

• Blog společnosti CITM Exponenta
• Analýza a návrh systémů
• Inženýrské systémy
• Populární věda
• Doprava