Stajni trap vazduhoplova
Stajni trap vazduhoplova je deo, preko koga se on oslanja na podlogu, pri stajanju, poletanju, sletanju i vožnji po zemlji (taksiranju). Najčešće se direktni kontakt sa tlom ostvaruje preko točkova, skija ili plovaka, u zavisnosti od vrste podloge. Ako je normalna podloga za stacioniranje i poletanje i sletanje vazduhoplova, kao što je zemlja, travnat teren ili betonske staze, onda su točkovi. Za velike hidroavione koji se stacioniraju, poleću i sleću na vodu onda su plovci, a ako su podloge pod snegom i ledom onda su skije. Veza i prenošenje opterećenja od vazduhoplova na točkove/plovke/skije, ostvaruje se preko nogu, to jest kinematskih poluga odgovarajuće konstrukcije.
Stajni trapovi su najčešće tipa tricikl (nosni točak) ili sa repnim točkom/drljačom.
Tokom leta vazduhoplova, stajni trapovi se uvlače u konturu vazduhoplova, delimično ili potpuno, u zavisnosti od dopustivosti povećanja otpora, kod sporih jeftinijih aviona su fiksni, bez funkcije uvlačenja i izvlačenja.
Za bezbedno upravljanje avionom na zemlji, stajni organi poseduju uređaj za upravljanje i kočenje.[1][2]
Pregled[uredi | uredi izvor]
Stajnim trap vazduhoplova pripadaju točkovi, na teleskopskom delu nogu, sa amortizerima za prihvat (odvođenje) energije udara pri sletanju, deo te energije primaju i gume. Reaktivna sila udara se prenosi, preko preostalog dela nogu, na strukturu aviona. Umesto točkova, na hidroavionima se primenjuju plovci za vodu, na snegu i ledu skije kod helikoptera mogu biti obični nosači od cevi, sami i u kombinaciji sa točkovima. Kod stajnih trap koji se uvlače postoje i posebni uređaji sa odgovarajućom kinematikom.[1][2]
Koncepcije stajnih trapova[uredi | uredi izvor]
Stajni trapovi vazduhoplova se mogu razvrstati u dve vrste: konvencionalni, gde postoje dva glavna točka ispred težišta aviona i jedan, mnogo manji, točak na repnom delu ili tricikl, gde su dva glavna točka (ili skup točkova) iza težišta, a treći točak, manji na nosnom delu trupa. Konvencijalni koncept stajnih trapova je bio uobičajen tokom perioda kada su bili samo elisno klipni avioni, jer je omogućavano elisi veće rastojanje od tla. Većina savremenih aviona ima stajne organe tipa tricikl. Konvencijalni koncept stajnih organa, smatra se teži za proces sletanja i poletanja aviona (jer je kao sistem manje stabilan), i zahteva posebnu obuku pilota. Ponekad se mali repni točak dodaje, na nekim avionima sa konceptom tricikl, kao oslonac u slučaju da repni deo dodirne tlo tokom poletanja. Konkord, na primer, imao je uvlačeći repni zaštitni točak, pošto sa njegovim delta krilima poletanje je sa velikim napadnim uglom, pa i uglom trupa u odnosu na tlo. Boing 727 je takođe imao uvlačeći repni zaštitni branik. Neki avioni sa konvencionalnim uvlačećim stajnim trapom imaju fiksne zaštitnike (teilfin), koji generišu minimalni otpor, a stabilizujuće deluju po pravcu i smanjuju sprezanje skretanja sa valjanjem aviona.[1]
Delovi stajnih organa[uredi | uredi izvor]
Tri noge stajnih trapova, sa najmanje tri točka, prave veliki otpor i degradiraju performanse aviona. U slučaju gde su performanse prioritet, nad složenošću rešenja, povećanju mase i ceni, stajni organi se uvlače u konturu zmaja aviona, u toku leta. Prostor za smeštaj stajnih trapova (gondole), određuju se po mestu i konstrukciji, u zavisnosti od opšte izabrane konfiguracije vazduhoplova. Ako je koncepcija tricikl, nosna noga se uvlači u nosni deo trupa, sa kretanjem unapred ili unazad, zavisi od prostora koji tu zauzima oprema, često radar. Konstruktori radije biraju varijantu uvlačenja unapred, a izvlačenja unazad. Pri tome rešenju udar točka o tlo, pri sletanju, pomogne zabravljivanju noge, ako to slučajno zataji. Kada je u pitanju zadnja noga, ona se uvlači u završni (repni) deo trupa. Glavne noge se uvlače obično u gondole u krilu, kod niskokrilca, kod visokokrilca u trupu. Kod srednjokrilca, gondole često zauzimaju i deo prelaska krilo-trup, a ponekad i kod niskokrilca.
Kod nekih aviona sa umerenim brzinama, pravi se kompromis, ostaju delovi točkova izvan konture aviona, u pravcu strujanja vazduha. To su poluuvlačeći sistemi, često se koriste kod manjih aviona i kod većih transportnih i desantnih. To rešenje daje bezbednost i pogodnost prinudnog sletanja na stomak aviona, sa manjim oštećenjima.
Pogon kinematike za uvlačenje i izvlačenje nogu stajnih trapova, istorijski gledano, zasnivao se na nekoliko principa, od mehaničkog, pleumatskog, električnog do hidrauličkog. Konačno je preovladao hidraulički i on je sa razvojem i sa primenom postao standard. To su sada ozbiljni sistemi sa primenom savremenih principa iz domena razvoja hidraulike, kinematike i automatskog upravljanja.
Napajanje pogonskih hidrauličkih cilindara nogu stajnih trapovi, ostvaruje se pomoću avionskog hidrisistema.
Na točkovima nogu stajnih organa ugrađeni su kočioni sistemi a na nosnoj nozi i sistem za upravljanje sa njenim točkom. sve uvlačeće noge moraju imati brave za fiksiranje krajnjih položaja, a i signalizaciju u kabini o tome statusu. Takođe je u kabini pilota komandna ručica za uvučeni i uvučeni položaj, sa prenosom toga signala na brave.
Kod aviona sa neuvlačećim nogama stajnih organa, često se umanjuje otpor nogu i točkova sa delimičnim kapljasto oblikovanim aerodinamičkim kapotažima (čarapama).[1][2][3]
Stajnih trapovi kod velikih aviona[uredi | uredi izvor]
Avioni pri sletanju prilaze tački dodira sa tlom, sa određenom negativnom vertikalnom brzinom (brzinom propadanja), kod mornaričkih aviona se u proračunima uzima da je 6,5 m/sec. To znači ako se ta brzina preko nogu stajnih organa sa amortizerima, po dodiru sa podlogom neutrališe na nulu u trajanju na primer za vreme od jedne sekunde, da je tada ostvareno vertikalno ubrzanje od 6,5 g m/sec2, a to znači da u tome trenutku točkovi na tlo prenesu težinu 6,5 puta veću od težine aviona. Za kopnene avione su uslovi sletanja nešto blaži. Ovo ujedno i znači, da po jedan točak na svakoj nozi nije dovoljan za prenos toga opterećenja za sve veličine aviona, odnosno za sve težine. Iz tih razloga, sa porastom aviona i porastom njegove težine raste i broj potrebnih točkova za prenos toga opterećenja.
Istorijski gledano, jedan od prvih džinovskih aviona, bio je nemački Zepelin-Staken R.VI, bombarder sa velikim doletom u Prvom svetskom ratu, 1916. godine. Imao je ukupno osamnaest točkova na stajnim organima, od toga su bila dva na nosnoj nozi, a ostalih šesnaest na glavnim nogama. Erbas A340 ima po četiri točka na glavnim nogama i četiri ukupno na dve noge ispod trupa, u ravni simetrije. Slična rešenja imaju i drugi veliki putnički i transportni avioni. Jedan od rekordera je ogromni ukrajinski avion
Antonov-225, sa ukupno 32 točka (4 na nosnoj nozi i po 14 ispod svakog korena krila, naslonjeno na bokove trupa).[1][2]
.PNG)
Karakteristične vrste stajnih trapova[uredi | uredi izvor]
Pošto su stajni trapovi na neki način „nužno zlo“, štete svima funkcijama i karakteristikama aviona izvan faza stajanja, poletanja i sletanja, bilo je pokušaja sa rešenjima sa njihovim ostankom na zemlji, posle poletanja. Vazduhoplov je postavljan na podvoz (kolica), koji nije u sastavu letelice. Posle postizanja brzine zaleta, iznad minimalne, vazduhoplov bi se odvojio od podvoza i nastavio bi let. Sletanje je rešavano skijama ili sličnim uređajem. Ovaj sistem je koristio nemački lovački avion sa raketnim motorom, Meseršmit Me 163, Meseršmit Me 321 i Arado Ar 234. To su avioni iz Drugog svetskog rata, što su posle sletanja haotično rasuti po aerodromu i terenu, bez mogućnosti samostalne vožnje, taksiranja za sklanjanje u zaklone ili za pripremu za novi let.
Sličan sistem je koristio i američki izviđački avion U-2, koji su sovjeti oborili iznad svoje teritorije i zarobili pilota Gerija Pauersa (engl. Gary Powers). Poletao je sa podvoza, a spuštao se na skije od titana i posle je pokupljen i prevožen u bazu.
Tokom Drugog svetskog rata, kada je svaka prednost u brzini lovaca u vazdušnom prostoru bila presudna, tražilo se da okvašena površina, aerodinamčki bude potpuno čista, bez ikakvih izbočina. Tada su stajni organi uvlačeni u konturu zmaja aviona, sa vratima, koja savršeno zatvaraju prostor za smeštaj ovog sistema, bez ikakvog diskontinuteta u konturi spoljne površine. Takav se smeštaj nogu, kod jednomotornih aviona, ustalio se u krilo, a kod dvomotornih u motorske gondole, iza motora. Tipični primeri su dva vrhunska lovca, američki P-47 Tanderbolt i britanski De Heviland DH.98 Moskito. Kod Tanderbolta je jednostavno rešenje za uvlačenje, zakrenu se glavne noge prema unutrašnjoj strani za 90°, bez ikakve rotacije u drugim ravnima. Pošto je kod aviona P-47 Tanderbolt velika elisa, potrebno je na stajanci obezbediti dovoljno rastojanje njenih vrhova od tla (klirens), a to diktira dužina glavnih nogu. Za smeštaj tih dužih nogu nije bilo dovoljno prostora u krilu, pa se zato iste skraćuju pri uvlačenju, sa sabijanjem amortizera u tome procesu. To se postiže sa dopunskom kinematikom. Kod Moskita se zakreću unazad, u pravcu leta, što je jednostavno i korisno pri prinudnom sletanju sa uvučenim nogama. Točkovi i uvučeni ostaju u pravcu leta i prime udar pri sletanju sa uvučenim nogama, što smanjuje ukupna oštećenja.
Avion sa vertikalnim poletanjem Harijer GR7, ima stajne trapove tipa „bicikl“ (glavne noge su jedna iza druge, u osi trupa). Pošto je ta konfiguracija bočno nestabilna, poseduje i dve pomoćne noge na krajevima krila. Glavne noge se uvlače u konturu trupa, a pomoćne (tanke), otklanjaju se unazad u pravcu leta u kapljasti kapotaž. Sličnu je koncepciju imao i projekat Dragoljuba Bešlina, Avion B-12, čiji je prototipski razvoj prekinut u završnoj fazi.
Tokom 50-ih godina prošlog veka bilo je više takvih rešenja. Varijacija, sa više tandema je korišćeno i na Boing B-52, gde su se sva četiri para glavnih točkova mogli upravljati (usmeravati), za anuliranje uticaja bočnog vetra i sprečavanje pojave skretanja sa staze. Na svakom krilu je ugrađena po jedna pomoćna noga sa malim točkom.
Bilo je i drugih varijacija i konstruktivnih rešenja, ali kroz iskustvo i ispitivanja se ustalilo najčešće optimizirano rešenje, dodira vazduhoplova i tla u tri tačke, dve glavne noge i nosna noga. U zavisnosti od veličine i mase aviona, noge su pojedinačne sa po jednim točkom, a kod velikih vrednosti čitavi setovi. Nosna noga je jedna, a kod velikih aviona ispomaže se i sa još jednom, na zadnjem delu trupa. Te noge imaju setove točkova najviše sa četiri.[1]
Stajnih trapovi kod malih i ultralakih aviona[uredi | uredi izvor]
Za lake i ultralake avione zahtevaju se jeftini stajni organi, jednostavni za proizvodnju, kao što je elastični luk od laminata od drveta, od ploča presovanog pepela, koji se koriste na nekim avionima vlastite gradnje. Slične lučne noge su često napravljene od čeličnih opruga. Cesna 165 je među prvima avionima, čije su noge bile praktično čelične opruge, u zajedničkoj ulozi i amortizera. Glavna prednost ovakvog prenosnika (nogu), da nijedan drugi uređaj za amortizaciju nije potreban. Deformacije te noge (lista) obezbeđuje apsorpciju udara (energije). Točkovi su takođe mali, sa malom masom i sa malim
otporom u letu.[1][3]
 |
 |
|
Upravljanje pri vožnji po zemlji (taksiranje)[uredi | uredi izvor]
Postoji nekoliko tipova upravljača. Ako je moguće ostvariti dovoljno veliku bočnu aerodinamičku silu za bočno skretanje, upravlja se sa krmilom pravca, kao u letu. Na pokretnu zadnju (repnu) nogu može se preneti pomeranje krmila pravca aviona, ili može se upravljati sa diferencijalnim kočenjem na točkovima glavnih nogu. Taj prilaz se može ostvariti i sa nosnom nogom, odnosno točkom. Postoje rešenja, kod većih i skupljih aviona da se na prednji točak ugradi servo pokretač u funkciji upravljanja sa njim. Signal od pilota se prenosi od pedala ili od palice ili od posebne komande.[1][4]
Upravljanje sa krmilom pravca[uredi | uredi izvor]
Kada se avion usmerava, pri vožnji po podlozi, isključivo koristeći kormilo, bočno zakretanje aviona zahteva znatan protok vazduha oko krmila, za stvaranje odgovarajuće aerodinamičke bočne sile, pa i njenog momenta, za skretanje aviona. To opstrujavanje može biti od kretanja aviona sa dovoljnom brzinom i od struje vazduha i iz kola elise. Pošto se treba upravljati avionom na zemlji i kada se kreće jako malom brzinom, onda proizilazi da ovaj sistem može samo da se primenjuje kod aviona sa elisno klipnim pogonom. Ovaj sistem ima prednost, što ne zahteva dopunske uređaje za upravljanje i što je pogodan za avione opremljene fiksnim nogama i skijama.[4]
Direktno upravljanje[uredi | uredi izvor]
Kod nekih aviona su komande za upravljajući točak, povezane za volan, komandnu palicu ili za pedale krmila pravca. Rad sa ovim upravljačima prenosi se u upravljanje sa nosnim točkom kod tricikla, ili sa repnim točkom kod klasične koncepcije stajnih organa. Prenosna veza može biti kruta, u kojoj se prenosi i potrebna i sila za zakretanje točka, ili može biti meka, u kojoj se preko volana samo generiše signal, ali ne i sila koja zakreće točak, taj drugi deo čini servo sistem. Kod aviona sa uvlačićim stajnim organima, ovaj sistem je isključen u uvučenom položaju istog.[4]
Diferencijalno kočenje[uredi | uredi izvor]
Diferencijalno, zasniva se na asimetričnoj primeni kočenja na glavnom točkovima, u cilju zakretanja aviona. Za ovaj princip, avion mora biti opremljen odvojenim komandama za kočnice, na desnom i levom točku (obično na pedalama). Nosni ili repni točak obično nije opremljen kočnicama. Diferencijalno kočenje zahteva znatnu veštinu, uvežbanu koordinaciju nogu pilota. Kod aviona sa više upravljačkih sredstava, gde je uključeno i diferencijalno kočenje, isto se izbegava zbog dopunske komlikacije sa novim uređajem i masom. Funkcionalno ima diferencijalno kočenje prednost, pošto je u velikoj meri nezavisno od bilo kog drugog pokreta ili od klizanja nosnog ili repnog točka.[4]
„Orač“ upravljanje[uredi | uredi izvor]
„Orač“ u avionu je mali točak ili poluga, može biti samo za jednog pilota, a može i udvojeno za oba, koje služi za upravljanje avionom po tlu/zemlji. „Orač“ može biti projektovan da radi u kombinaciji sa drugim komandama, kao što su krmilo ili volan. U velikim avionima, na primer, „orač“ se često koristi kao jedini način za upravljanje tokom taksi vožnje, a zatim se krmilo koristi da usmeri avion tokom poletanja i sletanja, tako da se mogu koristiti u kombinaciji. Naravno, kada se vazduhoplov kreće, sa potrebnom brzinom za generisanje aerodinamičkih sila.
Razvijen je i savremeni autonoman direktan pogon na točkove, pri taksiranju. Taj sistem radi bez osnovnog pogona aviona i omogućuje istome manevrisanje unapred i unazad. Njegove prednosti su:
- značajna ušteda goriva,
- povećana sigurnost i fleksibilnost poslovanja,
- brže i jednostavnije manevrisanje aviona na zemlji,
- smanjenje habanja motora i troškovi popravke i resursa i
- smanjena emisija izduvnih gasova i buke.[5]
Udesi zbog stajnih trapova[uredi | uredi izvor]
Otkazi sistema stajnih trapova, ili ljudske greške (ili njihova kombinacija), vezani za sletanje aviona sa uvučenim stajnim organima, uzrok su brojnih nesreća i incidenata tokom vazduhoplovne istorije. Otkazi i zauzetost pilota sa mnoštvom radnji, tokom operacije sletanja, igra značajnu ulogu u mnogim incidentima, koji su se dogodili svake godine u Sjedinjenim Američkim Državama, između 1998. i 2003. godine. Udesi pri sletanju zbog otkaza izvlačenja stajnih trapova, poznati su kao sletanje na stomak (kontakt donjih površina aviona sa tlom). Do toga dolazi ponekad i slučajno, pošto pilot jednostavno zaboravi da uradi postupak izvlačenja, ili je primoran da smanji dužinu staze za sletanje, ako je izvan aerodroma, ili ako je mehanički kvar. Iako su retke tragične posledice, takvo sletanje je veoma skupo, jer izaziva velika oštećenja aviona. Kod aviona sa pogonom sa elisom, skoro uvek se zahteva potpuna obnova pogona, jer se elisa ošteti sa kontakti sa zemljom i ceo pogon trpi trenutno zaustavljanje. Mnogi avioni, između dva svetska rata, konstruktivno su ublažavali posledice takvih slučajeva, tako što je deo točkova uvek ostajao izvan konture aviona, u pravcu leta. Primeri su Avro Anson i Daglas DC-3. Današnje aktuelno rešenje je na A-10 Tanderbolt II, što je nasledio. Projektovan je u tome smislu da se smanje oštećenja pri sletanju, sa uvučenim stajnim organima.
Poseban je problem kod kvarova u kojima se izvuče jedna glavna noga a druga neće i kada pri tome otkaže i vraćanje te izvučene noge. Znači, na avionu se ne može promeniti konfiguracija, jedna izvučena a druga uvučena noga. U tome slučaju moralo bi se sletati na jednu nogu. To iskusni piloti i urade, kod aviona sa nisko postavljenim krilom, ali kod visoko ugrađenog krila, to je zabranjeno i sa uputom pilotu. Takav slučaj se desio sa avionom J-22 Orao, 30. maja 2010. godine. Avion je posle potpuno potrošenog goriva napušten i usmeren da padne u Gružansko jezero, kod Kragujevca. Pilot se katapultirao i spasao. Da je išao na sletanje sa tom konfiguracijom, sa jednom izvučenom glavnom nogom, bilo bi obavezno preturanje aviona, posle kontakta sa tlom i to sa tragičnim posledicama. Ovaj kvar je bio posledica otkaza sistema odbravljivanja, te jedne noge.[6][7]
Automatsko izvlačenje sistema[uredi | uredi izvor]
Pajper PA-28 je bio prvobitno opremljen sistemom stajnih trapova, koji se automatski izvlačio za sletanje, kada je bila podešena određena snaga pogona i izvučena zakrilca. Međutim, ukinuta je plovidbenost (dozvola upotrebe), za taj sistem. Utvrđeno je da se piloti, oslanjajući se na ovaj sistem, opuste i prave druge greške. Ako se, iz nekog drugog razloga, nisu stajni organi izvlačili, proizvođač je bio izložen odgovornosti za posledice takvog sletanja. Takođe je bilo problema zbog incidenata pri izboru namerne trenutne male brzine leta aviona, sa upostavljanjem male snage pogona i sa izvlačenjem zakrilaca i bez želje pilota i potrebe aviona, automatski se izvlačio sistem stajnih trapova.
Rezervacija pouzdanosti sistema[uredi | uredi izvor]
U slučaju neuspeha sletanje aviona pri energetskom otkazu hidrauličkog napajanja pogona izvlačenja stajnih organa, obezbeđeni su rezervni sistemi. Može biti alternativni (rezervni) hidraulički sistem, ručno izvlačenje, pomoću komprimovanog vazduha (azota), pirotehnički ili inercijalni sistem sa slobodnim padom, preko izazvanog ubrzanja.
Slobodan pad ili gravitacija, je kod koga se koristi težina nogu za njihovo izvlačenje, posle odbravljivanja, a zabravljuju se u izvučenom položaju sa izazivanjem sile inercije sa odgovarajućim manevrom (ljuljanjem) aviona.[4]
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ a b v g d đ e ž „DEPARTMENT OF TRANSPORTATIONFEDERAL AVIATION ADMINISTRATION” (PDF). Pristupljeno 7. 12. 2013. faa.gov
- ^ a b v g „Šassi samolёta”. Pristupljeno 7. 12. 2013. Arhivirano na sajtu Wayback Machine (14. decembar 2013) gendilana.ru
- ^ a b Jonathan M. Stern „Retractable Landing Gear”. Pristupljeno 8. 12. 2013. flightsimbooks.com
- ^ a b v g d „LANDING GEAR.”. Pristupljeno 8. 12. 2013. hilmerby.com
- ^ „Pushback without Tugs, Taxi without Engines”. Pristupljeno 7. 12. 2013.
- ^ „Srušio se vojni avion u Gružansko jezero”. Pristupljeno 8. 12. 2013. 03. jun 2010. rts.rs
- ^ „Vo "Vnukovo" prizemlilsя na "brюho" biznes-samolet s otkazavšimi šassi, čerez dve nedeli posle analogičnыh učeniй”. Pristupljeno 8. 12. 2013. 7 sentяbrя 2013. newsru.com
