Warum kippen die Fahrwerke bestimmter Flugzeuge nach oben?

Vorwort

Ich habe das schon einmal beantwortet, aber ich muss es mit Referenzen noch einmal durchgehen - ich habe vorher einen Teil richtig gemacht, aber den wahren Grund verpasst. Wie andere kommentiert haben, ist die Begründung für den Einbau in den Radkasten immer noch fraglich – die A330-Anordnung passt aus diesem und anderen Gründen nicht in die Rechnung, insbesondere weil sie beim Einfahren entkippt und verkürzt wird ( Video ). Das A330/777-Arrangement nervt mich jetzt seit fünf Jahren .

Die Neigung

Die Neigung – basierend auf ihren Erfindern ^[1] und einem Buch über die Konstruktion von Fahrwerken ^[2] – soll die Widerstandslasten beim Aufsetzen (Spin-up-Kraft) reduzieren, was wiederum leichtere Strukturen ermöglicht.

Auf diese Weise werden die Widerstandslasten, die sich aus der Überwindung der Trägheit der beiden Räder ergeben, eher nacheinander als gleichzeitig aufgebracht; und die maximale momentane Widerstandslast wird stark reduziert. Ein verwandter Vorteil von Konstruktionen, die die vorliegende Erfindung verkörpern, besteht darin, dass die Verringerung der maximalen Widerstandslasten es erlaubt, die meisten, wenn nicht alle Teile des Fahrgestells leichter zu konstruieren. ^[1]

In Fig. 112 (b) ist ein ähnliches Design, außer dass der Hüpfdämpfer vergrößert ist, bis er wesentlich zur Gesamtenergieabsorption bei der Landung beitragen kann. Die Hinterräder kontaktieren jetzt zuerst und werden vor den Vorderrädern hochgeschleudert, wodurch die hohen Widerstandslasten über ein größeres Zeitintervall verteilt und ihre Intensität verringert werden. Die Drehung des Drehgestells wird durch den Dämpfer lange genug verzögert, damit Energie absorbiert werden kann, ohne dass die Hinterreifen (die offensichtlich nur die Hälfte der Gesamtlast tragen sollen) ungewöhnlich hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt werden. Der gesamte Stoßdämpferweg wird zwischen dem Haupt- und dem hinteren Stoßdämpfer geteilt, aber der gesamte Prozess der Energieabsorption erfordert eine sorgfältige Vorhersage, um die Möglichkeiten auszunutzen. Es ist schwierig, eine Schlussfolgerung zu ziehen, ob dieses System besser ist als der frühere Typ.^{[2]:120–121}

1: Vere, Neilson Christopher Berna und Hoare Robert George. " Flugzeugfahrwerk mit Mitteln zur Minimierung der bei der Landung auftretenden Radwiderstandsbelastung ." US-Patent Nr. 2,670,160. 23. Februar 1954. (Siehe PDF Seite 2; Googles OCR hat diese Seite nicht richtig gescannt.)

2: Conway, Hugh Graham. Fahrwerksdesign. Vol. 3. Chapman & Hall, 1958.

Ausgehend von den hier bereitgestellten Antworten scheint es so zu sein

• Das vom Richtgetriebe erzeugte Drehmoment hilft, den Hobel zu glätten.
• Die Neigung des Hauptfahrwerks der B747 bietet auch eine Luft-/Bodenerkennung. Alle vier Hauptfahrwerksdrehgestelle neigen sich, wenn sich das Flugzeug in der Luft befindet, sodass beim Aufsetzen alle Systeme aktiviert werden können, die sich auf die Luft-/Bodenlogik verlassen
• Das Zahnrad ist geneigt, um in den Radkasten zu passen

Sie können den Link für den Rest der Erklärungen überprüfen.

Ich werde die 757 als Beispiel verwenden, aber alles gilt für jedes mehrachsige Fahrwerk, das ich je gesehen habe (außer der 777).

Der LKW (Drehgestell) wird in einem bestimmten Winkel geneigt, damit er in den Radkasten passt, alle anderen Funktionen sind zweitrangig. Der LKW muss abgewinkelt werden, da die Fahrwerksstrebe selbst aufgrund anderer Überlegungen nicht vollständig senkrecht zum Rumpf steht. Folgendes sagt das 757-Wartungshandbuch über den Truck-Positionsaktuator (auch bekannt als Tilt-Aktuator): "Dieser Aktuator wendet die Kraft an, um die Truck-Baugruppe in einem Winkel zu platzieren, um einen Abstand zur Struktur zu ermöglichen."

Dieses YouTube-Video zeigt das Ausfahren/Einfahren des 757-Fahrwerks. Sie können im Video deutlich sehen, dass der LKW, wenn er nicht in einem bestimmten Winkel steht, entweder den Kielbalken oder die Flügel-zu-Körper-Verkleidungen treffen würde.

Der Grund, warum es in der unteren Position gekippt bleibt, liegt an den Kosten und der Komplexität. Der Aktuator ist ein einfacher hydraulischer Einwegaktuator, was bedeutet, dass er nur in die ausgefahrene Richtung angetrieben werden kann. Jedes Mal, wenn das Fahrwerk mit Hydraulikleistung versorgt wird, entweder in der oberen oder unteren Position, wird der Stellantrieb für die LKW-Positionierung auf der ausgefahrenen Seite angetrieben, unabhängig von der Fahrwerksposition.

Zusätzliche Informationen für Nicht-TL:DR-Publikum

Wenn das Flugzeug aufsetzt, versucht der Aktuator, den Lastwagen gekippt zu halten, was den Druck im Aktuator massiv erhöht (normaler Systemdruck beträgt 3000 psi). Ein Rückschlagventil verhindert, dass die Hydraulikflüssigkeit zurück in das Hydraulikversorgungssystem gedrückt wird, und entleert dann bei 4500 psi die Flüssigkeit in den Rücklauf, wodurch der Aktuator zusammenbrechen kann. Wenn sich das Flugzeug beim Start dreht, zwingt es diesen Aktuator noch weiter in die zurückgezogene Position, wenn die Hinterräder näher an den Rumpf herankommen. Wie Sie sehen können, muss der Hub dieses Aktuators ziemlich lang sein. Wenn Sie also vollständig ausgefahren sind, haben Sie eine Zehenposition und vollständig eingefahren eine Zehenposition.

Um den Gabelstapler in eine andere als die vollständig ausgefahrene Position zu bringen, wäre zunächst die Fähigkeit erforderlich, in beide Richtungen zu fahren, was das Hydrauliksystem und den Aktuator erheblich komplexer macht und Sie nur vollständig ausgefahren und vollständig eingefahren würde. Um den Lastwagen in einer anderen Position zu positionieren, wären komplexe Steuerventile mit Positionsrückmeldung oder Mehrpositionsaktuatoren und auch Sequenzventile erforderlich, um sicherzustellen, dass sich der Lastwagen immer dann in der richtigen Position befindet, wenn das Getriebe nicht heruntergefahren und verriegelt ist. Da der Truck für die Landung nicht flachgedrückt werden muss, ist dies nicht der Fall.

Wenn der Stapler schließlich immer vollständig ausgefahren ist, befindet sich der Stapler immer in der richtigen Position zum Einfahren, und Sie können die Staplerneigung verwenden, um Luft/Boden (Gewicht auf Rädern) zu erkennen. Tatsächlich schaltet das Flugzeug bei der 757 nicht in den Bodenmodus, wenn der Druck auf den Stellantrieb für die LKW-Positionierung ausfällt, bis das Bugfahrwerk Gewicht auf den Rädern anzeigt.

Um den erwähnten Moment mit der Nase nach unten zu adressieren, obwohl dies technisch gesehen passiert, ist der Moment im Verhältnis zum Flugzeug sehr klein und in einem Bruchteil einer Sekunde vorbei. Der Aktuator selbst ist ziemlich klein, kleiner als ein Spoiler-Aktuator, und reagiert mit seiner Last auf die Strebe sehr nahe am Drehzapfen des Lastwagens, sodass der Hebelarm kurz ist. Dieselbe Kraft würde auch gegen die Rotation des Flugzeugs beim Start kämpfen.

Der 767 hat die Nase nach unten, weil seine Streben in einem anderen Winkel als der 757 sind und sie mit der Nase nach unten in den Radkasten passen müssen. Dies ist eine Designentscheidung aufgrund einer Einschränkung bei LGA.