Назначение и описание конструкции

К концу 1960-х гг. быстрый рост объема пассажирских авиаперевозок привел к перегрузке главных аэропортов. Для прибывающих самолетов резко увеличилось время ожидания в воздушной зоне аэропорта: соответственно сократились интервалы между взлетами и посадками, а также значительно уменьшилась свободная площадь аэропортов из-за большого скопления самолетов и наземной обслуживающей техники. В некоторых крупных аэропортах время ожидания пассажирским самолетом разрешения на посадку стало превышать время его рейса из пункта отправления, а интервал между посадками или взлетами принимаемых и отправляемых самолетов сократился до 45с. Такая перегруженность аэропортов ухудшала условия технического обслуживания пассажирских самолетов на земле, а также снижала уровень безопасности полетов, из-за сложности управления воздушным движением большого числа скоростных машин в зоне аэропорта.

Эти проблемы и необходимость обеспечения дальнейшего роста объема пассажирских перевозок заставили авиационных конструкторов и эксплуатационников искать новые пути при создании перспективных пассажирских самолетов.

Проектные разработки, проводившиеся во многих конструкторских организациях, показали, что основные затруднения гражданской авиации могли быть решены созданием и введением в эксплуатацию самолетов большой пассажировместимости, рассчитанных на 250-500 мест, которые позволили бы уменьшить число машин, потребных для обеспечения заданного объема перевозок, обеспечивали бы лучшее использование самолетов, их техническое обслуживание и, что очень важно, способствовали бы повышению безопасности эксплуатации вследствие уменьшения частоты посадок и взлетов в наиболее загруженных аэропортах. Кроме того, самолеты большой пассажировместимости обеспечивали бы более низкие значения эксплуатационных расходов, в том числе и топлива на пассажирокилометр, что позволило бы не только окупить затраты на проектирование, разработку и постройку необходимого парка машин, но и снизить себестоимость эксплуатации, а следовательно, в дальнейшем увеличить объем пассажирских авиаперевозок.

Ил-86 представляет собой моноплан с низкорасположенным стреловидным крылом и стреловидным оперением с переставным стабилизатором. Фюзеляж круглого сечения диаметром 6,08 метра типа монокок с силовым набором из шпангоутов и стрингеров и работающей обшивкой, состоящей из крупных панелей. Соединения в основном клепаны-

ые и клеесварные. С 1 по 90 шпангоут фюзеляж герметичный, из зоны герметизации выведены вырезы под центроплан крыла, отсек высотного оборудования и отсеки основной и средней опор шасси. В герметичной части фюзеляжа на верхней палубе размещены кабина экипажа, три салона на 110, 141, 99 пассажиров, 8 вестибюлей с аварийными дверями, 2 гардероба, 8 туалетов и 2 буфета, на нижней палубе находятся электроотсек, 2 багажно-грузовых отсека с переставными перегородками, кухня с лифтом, 2 технических отсека, 3 входные двери с раскладывающимися трапами на гидроприводах, 2 кухни и 2 грузовых люка. Палубы соединены между собой тремя лестницами и шахтой лифта. Взаимная компоновка салонов и лестниц позволяет разделить пассажиров на три непересекающихся потока и втрое сократить время посадки и высадки. В негерметичной части фюзеляжа (шпангоуты с 90-107) располагаются отсек агрегатов управления, вырез под центроплан стабилизатора и отсек ВСУ. Для осмотра двигателей в полете в районе передних аварийных дверей имеются две фары, обеспечивающие подсветку мотогондол. Все двери снабжены сигнализацией открытого положения дверей и замков, а также электроблокировкой, препятствующей открытию дверей при перепаде давления свыше 0,98 кПа.

Крыло кессонное, трехлонжеронное, со стреловидностью 35 градусов, имеет аэродинамическую и геометрическую крутки. Для максимального удаления воздухозаборников двигателей от земли, крылу пришлось придать угол поперечного V=6,8. Механизация крыла состоит из предкрылков, двухщелевых выдвижных закрылков с фиксированным дефлектором, тормозных щитков и спойлеров. Между третьим лонжероном и силовой балкой крепятся левая и правая основные стойки шасси с закрепленными на них посадочными фарами. Двигатели НК-86, оснащенные внутренним реверсом, подвешены на вынесенных вперед пилонах и дополнительно выполняют функцию противофлаттерных балансиров. Для защиты двигателей от попадания в них посторонних предметов на рулении включается подача воздуха от компрессора двигателя, сдувающая пыль и камешки перед воздухозаборником. Правда, перед взлетом эту защиту необходимо выключать из-за дефицита тяги двигателей.

Стабилизатор переставляется на углы от +2 до -12, причем гашетка управления стабилизатором находится на штурвалах пилотов, и может быть использована для триммирования (балансировки) самолета. Руль высоты состоит из четырех секций (по две на каждой стороне) с независимыми гидроприводами, руль направления - двухсекционный.

Шасси для уменьшения давления на покрытие четырехопорное. Носовая и средняя основная стойки убираются против потока, боковые–в ни-

ши зализа крыла. Колеса одинакового размера, 1300 мм на 480 мм. Колеса основных опор КТ-171 тормозные и снабжены электрогидросистемой с вентилятором и таходатчиком, установленными внутри колеса для охлаждения тормозов воздухом. Колеса основной опоры КТ-185 имеют систему автоматического подтормаживания при уборке шасси. В свободном положении средняя тележка выдвинута чуть ниже боковых и отклонена передними колесами к земле. Интересно то, что в случае необходимости шасси можно выпустить вручную, с помощью впечатляющих размеров рычага на задней переборке кабины экипажа. Встречный поток «дожимает» стойки до закрытия замков выпущенного положения.

Электросистема Ил-86 состоит из первичной системы переменного трехфазного тока напряжением 200/115 Гц, питаемой четырьмя генераторами ГТ40ПЧ6 установленными на двигателях, и двух вторичных: переменного тока 36/400 Гц и постоянного тока 27 В. Питание бортсети на земле при неработающих двигателях осуществляется от генератора ВСУ, разъема аэродромного питания или аккумуляторов. Запуск двигателя воздушный, от ВСУ, от работающего двигателя или от аэродромного источника сжатого воздуха. Запуск в воздухе обеспечивается авторотацией.

Система управления гидравлическая, бустерная. Особое внимание конструкторы уделили пилотажно-навигационному комплексу и эргономике кабине экипажа. Система автоматического управления обеспечивает как автоматический, так и штурвальный режимы управления. Необходимость использования САУ в штурвальном режиме обусловлена чрезмерной путевой устойчивостью самолета из-за большого поперечного V крыла и необходимостью демпфирования переходных процессов, особенно при полете в условиях турбулентности. САУ чрезвычайно удобна в управлении, позволяет практически весь полет производить в автоматическом режиме, набор высоты можно стабилизировать кА по постоянной приборной скорости, так и по постоянной вертикальной. Автомат обеспечивает заход на посадку по второй категории ИКАО.

Система дальней навигации «Омега» позволяет выдерживать маршрут на необеспеченных радиомаяками участках трасс, а бортовой навигационный комплекс (БНК) «Пижма-1» дает возможность летать в любое время года и суток по внутренним и международным трассам в сложных метеоусловиях без штурмана. БНК выдерживает заданную программу полета, которую можно оперативно откорректировать, и даже заходить на посадку по схеме аэропорта.

2.2. Летно-технические характеристики

1. Данные по высоте и скорости полета:

потолок12000 м

крейсерская скорость950 км/ч

2. Данные по массе:

максимальная взлетная масса 215000 кг

посадочная масса 175000 кг

масса пустого111500 кг

максимальная масса заправленного топлива113950 л

коммерческая нагрузка 18000 кг

3. Данные по экипажу, персоналу и пассажирам:

пассажиры 350 чел.

экипаж3 чел

персонал4 чел

4. Геометрические параметры:

Планер:

длина 59,94 м

размах48,06 м

высота15,81 м

Фюзеляж:

длина 56,10 м

максимальный диаметр 6,08 м

мидель29,10 м²

Вертикальное оперение:

высота8,52 м

угол стреловидности45^O

плечо вертикального оперения2,43 м

угол отклонения руля направления25^O

площадь полная56,06 м²

площадь руля направления16,27 м²

Крыло:

площадь (полная)361м²

площадь (трапеции)330 м²

поперечный угол крыла-6^O48^∕

средняя аэродинамическая хорда крыла7,57 м

угол отклонения предкрылков18^O

угол установки крыла3^O

Горизонтальное оперение:

площадь (полная)96,5 м²

площадь рулей высоты15,98 м²

стреловидность37^O30^∕

размах20,57 м

Шасси:

ширина колеи9,9 м

размеры колес – основных (12 шт)1300*480 мм

передних (2 шт)940*390 мм

Элероны:

площадь9,44 м²

угол отклонения25^O

Закрылки:

площадь (внешних)38 м²

площадь (внутренних)29 м²

угол отклонения на взлете (внешних)25^O

угол отклонения на взлете (внутренних)28^O

угол отклонения на посадке (внешних)40^O

угол отклонения на посадке (внутренних)45^O

размах (внешних)2*9,7 м

размах (внутренних)2*5,76 м

Спойлеры:

площадь15,59 м²

2.3. Режим полета

Рис. 1. График полета

1. Старт, отрыв от земли со скоростью V_отр=340^км/_ч

2. Крейсерский полет на Н=11000м, со скоростью V=950^км/_ч

3. Спуск до Н=4км

4. Заход на посадку

5. Посадка со скоростью V_пос=280^км/_ч

Состав гидросистемы

ГС Ил-86 состоит из систем управления:

· стабилизатором;

· рулем высоты и направления;

· элеронами и спойлерами;

· тормозными щитками;

· предкрылками и закрылками;

· уборки и выпуска шасси;

· торможения и поворота колес;

· стеклоочистителей;

· входными и грузовыми дверями.

2.5. Описание гидросистемы

Гидравлическая система самолёта состоит из четырёх самостоятельных и независимых одна от другой систем №1, 2, 3 и 4. Каждая гидросистема не имеет агрегатов, трубопроводов и исполнительных механизмов, общих с другими гидросистемами.

Гидросистема № 1 обеспечивает:

· работу левого нижнего гидропривода стабилизатора;

· управление левой и правой внешними секциями руля высоты;

· управление нижней секцией руля направления, а также работу рулевого агрегата демпфера рыскания;

· управление левым элероном и работу рулевого агрегата демпфера крена;

· управление левым спойлером № 4, левым и правым тормозными щитками № 1, правым спойлером № 3;

· работу вспомогательного рулевого привода;

· управление предкрылками и закрылками;

· уборку и выпуск левой главной ноги шасси;

· аварийный выпуск правой главной ноги шасси.

Гидросистема № 2 обеспечивает:

· работу левого верхнего гидропривода стабилизатора;

· управление левой и правой внутренними секциями руля высота;

· управление нижней и верхней секциями руля направления, а также работу рулевого агрегата демпфера рыскания;

· управление левым и правым элеронами, а также работу рулевого агрегата демпфера крена;

· управление левым и правым спойлерами № 2;

· работу вспомогательного рулевого привода;

· торможения задних колес левой и правой главных ног шасси;

· поворот колес носовой ноги шасси;

· управление левым стеклоочистителем.

Гидросистема № 3 обеспечивает:

· работу правого верхнего гидропривода стабилизатора;

· управление правой внутренней и левой внешней секциями руля высоты;

· управление нижней и верхней секциями руля направления, а также работу рулевого агрегата демпфера рыскания;

· управление левым и правым элеронами, а также работу рулевого агрегата демпфера крена;

· управление левым и правым спойлерами № 1;

· работу вспомогательного рулевого привода;

· управление предкрылками и закрылками;

· уборку и выпуск средней ноги шасси;

· торможение колес средней ноги шасси;

· управление входными, грузовыми дверями и дверью кухни;

· уборку и выпуск носовой ноги шасси;

· поворот колес носовой ноги шасси;

· управление правым стеклоочистителем.

Гидросистема № 4 обеспечивает:

· работу правого нижнего гидропривода стабилизатора;

· управление правой внешней и левой внутренней секциями руля высоты;

· управление верхней секцией руля направления и работу рулевого агрегата демпфера рыскания;

· управление правым элероном и работу рулевого агрегата демпфера крена;

· управление правым спойлером № 4, правым и левым тормозными щитками № 2, левым спойлером № 3;

· работу вспомогательного рулевого привода;

· уборку и выпуск правой главной ноги шасси;

· аварийный выпуск левой главной ноги шасси;

· торможение передних колес левой и правой главных ног шасси.

Из назначений гидросистем № I, 2, 3 и 4 следует, что многие потребители питаются от двух или более гидросистем. Такое резервирование повышает надежность их работы. Так, например, гидроприводы рулей высоты и направления, элеронов, спойлеров и стабилизатора получают питание от всех четырех гидросистем. При выходе из строя одной гидросистемы управляемость самолета сохраняется полностью, а при выходе из строя двух или трех гидросистем обеспечивается ограниченная управляемость.

Номинальное рабочее давление в гидросистеме 210 кгс/см². Характеристики гидросистемы и работоспособность потребителей сохраняется при отклонении давления от номинального на +20 кгс/cм². В качестве рабочей жидкости применяется взрывопожаробезопасная жидкость НГК-5У (совместима с НГЖ-4), в дальнейшем НГЖ.

Рис. 2. Блок-схема гидросистемы самолёта.

Заменителем жидкости HГЖ является жидкость Скайдрол LD-4, Скайдрол 500B-4 и Хайджет IУ-А, которые могут смешиваться с жидкостью НГЖ в любых соотношениях. В гидросистему заливается около 360 л. жидкости. Источниками давления в каждой гидросистеме являются два аксиально-поршневых гидронасоса НП-108 переменной подачи. Подача насоса не менее 92 л/мин. Каждый гидронасос имеет регулятор подачи, который изменяет его подачу в зависимости от давления в системе.

3. Расчет гидроприводов

Передняя стойка шасси

Рис. 3. Передняя стойка шасси

Носовая нога шасси установлена в передней части фюзеляжа в плоскости симметрии самолета. Нога убирается вперед, по направлению полета, в негерметичный отсек фюзеляжа, закрываемый створками. Носовая нога оборудована механизмом управления поворотом колес.

Уборка ноги, а также открытие и закрытие створок отсека ноги осуществляется с помощью гидравлических цилиндров. Выпуск ноги происходит под действием собственного веса и встречного потока воздуха. На носовой ноге устанавливаются два колеса КТ 185, подтормаживаемые при

уборке шасси. Система управления поворотом колес носовой ноги – дистанционная, электрогидравлическая, следящая.

Описание и работа.

Основные элементы конструкции ноги:

· траверса;

· амортизатор;

· боковые раскосы;

· поворотный хомут;

· коромысло с осью колес;

· гидравлические цилиндры управления поворотом колес;

· два колеса с подтормаживаемыми устройствами.

Траверса состоит из двух штампованных половин. Каждая половина имеет с одной стороны проушины для стыковки с ответным узлом цилиндра амортизатора, а с другой – цапфу для подвески ноги к узлу в отсеке ноги. Смазка к цапфам траверсы подается через пресс-масленки узлов подвески ноги. При уборке и выпуске нога поворачивается цапфами в бронзовых втулках, запрессованных в узлы подвески ноги, расположенные на стенках отсека ноги в районе шпангоута №15. Цапфы могут перемещаться в продольном направлении в гнездах траверсы с фиксацией в крайних положениях. Это необходимо при монтаже (демонтаже) ноги. Рядом с цапфами на траверсе имеются проушины для крепления боковых раскосов, которые вторыми концами подсоединяются к проушинам цилиндра амортизатора. В верхней части цилиндра амортизатора выполнен прилив, в который вставлен и закреплен болтом шип, предназначенный для подсоединения штока гидроцилиндра уборки ноги.

Рядом с проушинами для крепления боковых раскосов на цилиндре амортизатора выполнен прилив с проушинами, к которым подсоединяется серьга замка выпущенного положения ноги. Эта серьга состоит из двух щек, проушины которых соединены через распорные втулки болтами, установленными на смазке АМС-3 (ГОСТ 2712-52).

Верхние и нижние щеки ноги (одинаковые по конструктивному исполнению) имеют по три пары проушин, которыми они соединяются с помощью болтов с соответствующими проушинами амортизатора, а также по две проушины для установки на бронзовых втулках цапф гидроцилиндров управления поворотом колес. Щеки имеют пресс-масленки для подвода смазки к бронзовым втулкам, в которых поворачиваются цапфы хвостовиков

гидроцилиндров. Рядом с пресс-масленками в отверстиях щек установлены в распорных втулках два стяжных болта. На двух крайних болтах крепления щек к проушинам цилиндра амортизатора установлено двуплечие качалки. Одно плечо каждой качалки связано со штоком гидроцилиндра, а другое- с тягой. Тяги подсоединены посредством осей с втулками к проушинам поворотного хомута ноги. Крайние болты крепления щек и болты каждого плеча качалок неподвижны относительно поверхностей соответствующих щек и качалок благодаря контровке головок болтов. Болты подсоединения к качалкам штоков гидроцилиндров и тяг, болты подсоединения тяг к поворотному хомуту, а также и сами качалки в местах подсоединения к щекам имеют пресс-масленки. Таким образом, при перемещении штока одного из гидроцилиндров усилие через качалку, тягу и звено с упором поворачивает поворотный хомут и связанное с ним коромысло с осью колес.

В отверстиях центральной части щек на четырех болтах установлен кронштейн с серьгой замка убранного положения ноги. Серьга может регулироваться по длине благодаря резьбовому соединению с вилкой, а также отклоняться благодаря пазу в кронштейне, в который входит хвостовик вилки серьги.

Шток амортизатора посредством серьги и болта, установленного в бронзовых втулках серьги, связан с коромыслом. Поворотный хомут, внутри которого запрессованы бронзовые втулки, поворачивается на хромированных поясках нижней части цилиндра амортизатора и снизу опирается на гайку, законтренную четырьмя болтами. Бронзовые втулки смазываются через пресс-масленки. Передняя часть поворотного хомута выполнена в виде вынесенного вперед патрубка с ухом, в отверстии которого крепится рычаг коромысла колес.

В задней части хомута имеется ухо для установки стяжного тандера при снятии колес со стойки. Над этим ухом выполнено резьбовое отверстие с пробкой для доступа к штифтам, контрящим нижнюю буксу амортизатора.

Поворотный хомут соединен с коромыслом пустотелой осью, неподвижной по отношению к хомуту. Коромысло может поворачиваться относительно оси на бронзовых втулках.

Ось со стороны гайки закрыта заглушкой, а со стороны головки – шкалой указателя обжатия амортизатора. Стрелка указателя закреплена болтами на рычаге коромысла. Стрелка-указатель предельного обжатия амортизатора установлена на шкале и законтрена срезной заклепкой d=2мм.

Ось колес пустотелая, соединена болтом с коромыслом. На патрубке коромысла на болте крепления оси колес установлен кронштейн с рычагом открытия створок при аварийном выпуске шасси. Этот рычаг через шайбы с

насечкой крепится двумя болтами к кронштейну. Такая конструкция обеспечивает регулировку ролика рычага по высоте. На кронштейне имеется проушина для установки стяжного тандера, фиксирующего коромысло относительно поворотного хомута при снятии колес, а также при заливке жидкости в амортизатор.