Nézzük meg részletesen és műszakilag magát a szerkezetet és a működését.

Azon szerkezeti részek együttesét nevezzük futóműnek, melyek a repülőgép mozgását a talajon biztosítják. A repülőgép fel- és leszállása valamint repülőtéri gurulása során a futómű statikus és dinamikus terheléseket vesz fel. A futóművek szerkezetének egy része – a rugóstagok és kerékköpenyek – elasztikusak.

Ezek az elasztikus részek deformációs munkává alakítva veszik fel a talajlökéseket gurulás illetve a gép kinetikus energiáját leszállás közben. A leszállási lendületét nagyrészben a rugóstagok, míg gurulás közben a talajlökéseket nagyrészben a kerékköpenyek veszik fel. A teljes futómű súlya a felszálló gépsúly 4–6%-a. Működési ideje a repülési időhöz viszonyítva rendkívül kicsi. A szerkezet bonyolultsága, a müködtető rendszerek és a kialakítás technológiai nehézségei miatt a futómű a gép egyik legköltségésebb szerkezeti része.

A repülés során „holtsúly”-ként jelentkező és drága futómű súlycsökkentése – a repülésbiztonsági előírások korlátain belül – nyilvánvalóan fontos feladat. A futóművekre vonatkozó különleges követelmények elsősorban igénybevételükből következőek [20]. Néhány fontosabbat ezek közül emeljünk ki:

1. Megfelelő stabilitás és kormányzási lehetőség biztosítása a fel- és leszállás, illetve gurulások meglehetősen nagy sebességei mellett.
2. Megfelelő talajfelületi terhelés biztosítása szükség esetén füves repülőtérre való leszállásnál is. Ezt a követelményt a talajnyomás megengedhető értéke határolja be. A gépsúly növekedésével így a futómű érintkezési felületeit kell növelni. Ennek módszerei különfélék. Havas terepen sítalpak, laza talajon alacsony nyomású kerekek (2–4 bar nyomással). Az esetek többségében azonban a megoldás a kerekek számának növelése.
3. Hatásos fékezés a leszállás utáni kigurulás során.
4. A kerékköpenyek és rugóstagok teljes berúgózása esetén is biztosítani kell, hogy a légcsavarvégek, a fékszárny kilépőélek illetve a törzs legalsó pontja legalább 160 mm távolságra legyen a talajtól.
5. A kieresztett futóművek légellenállásának csökkentése a ki - és behúzás idejének csökkentése érdekében minimális magassági méretekre kell törekedni. Könnyű repülőgépeknél a ki- vagy behúzás ideje 6–12 sec, nagy gépeknél 12–15 sec-nál kisebb legyen.

A futómű általános elrendezését tekintve a két főfutómű általában a szárny alatt helyezkedik el, míg egy harmadik a törzs farokrésze alatt, illetve – ma ez a gyakoribb – a törzs orr-része alatt. Az elhelyezés alapján farokkerekes és orrkerekes repülőgépeket különböztethetünk meg. Az ilyen „hárompontos” elhelyezéstől – a repülőgép különleges kialakítása miatt – gyakran eltérő futómű elrendezést is találhatunk: a főfutóművek és az orrfutómű egyaránt a törzs szimmetriasíkja alatt található és a szárnyvégeken támasztó kerekek nyernek elhelyezést. A kerekek terhelését tekintve ez azonban nem négy, csak kétpontos elhelyezést jelent.

A futómű általános elrendezésének alapkérdése: a futóműveknek a repülőgép súlypontjához viszonyított helyzete a gép hossz-, kereszt- és magassági tengelye irányában. Azt kell eldönteni, hogy a főfutómű kerekek mennyire legyenek a súlypont előtt, vagy a súlypont mögött, a farokkerék illetve orrkerék milyen messze helyezkedjen el a súlyponttól, mennyi legyen a futókerekek nyomtávolsága, milyen magasan legyen a súlypont a talajtól. A felsorolt adatok határozzák meg elsősorban a gép gurulási tulajdonságait.

Farokkerekes gépnél leszálláskor gyakorlatilag a terhelést a két súlypont előtti főfutómű veszi fel szimmetrikusan. Orrkerekes gépnél is a két főfutómű veszi fel közel az egész terhelést, de ezek a súlypont mögött helyezkednek el. Kétpontos futómű elrendezéseknél – ahol a szárnyvégeken támaszkerekek találhatók – a törzs alatt található főfutóműre jut teljes terhelés a leszállás pillanatában.

A leszállás végrehajtása a fentiek alapján az orrkerekes gépnél előnyösebb. A farokkerekes gépnél ugyanis a főfutómű kerekeken ébredő talajreakció állásszöget növelő nyomatékot ad, ami a felhajtóerő hirtelen növekedésével és így a gép erőteljes felugrásával jár. Az orrkerekes gépnél ez a hatás még nagyobb gurulási sebességeknél is elmarad, a gép a talajhoz simulva gurul tovább. A leszállás utáni fékezés mértéke, ennél a futómű elrendezésnél szintén nagyobb lehet – mivel a kereszttengely körüli átvágódást az orrkerék meggátolja.

Az oldalszél hatása – a gép nagysebességű gurulására való tekintettel – mind leszállás mind felszállás közben jelentős különbséget ad az orr- illetve farokkerekes elrendezésnél. A 16. ábra alapján az oldalszél miatt keletkező F_R talajreakciók és a tömegerők F_T eredői orrkerekes gépnél az M_sz kitérítő nyomatékkal ellentétes visszatérítő erőpárt alkotnak (M_v), míg a farokkerekes gépnél további (M_k) kitérő nyomaték keletkezik.

Felszállás közbeni nekifutásnál a farokkerekes gép szögét (súlypont-helyzet) lényegesen befolyásolja a start teljesítményből adódó vonó- vagy tolóerő. Kis állásszög esetén nagysebességű átvágódás veszélye áll fenn.

A nekifutás az orrkerekes gépnél – a támaszerő növekedése miatt – a talajnyomás növekedéséhez illetve betonpályán a talajegyenlőtlenségek iránti érzékenységhez vezet.

Oldalszél hatása

Korszerű gépeken az orrkerék vagy farokkerék – a gép földi irányításának elősegítésére – kormányozható. De a gurulás közbeni kormányzást szolgálják a hajtómű toló-, vagy vonóerő asszimetrikus szabályozása, illetve a főfutóművek aszimmetrikus fékezési lehetősége is.

Az orrkerék kitérítési lehetősége elősegíti a pontosabb irányítást a nekifutás kezdetén, csökkenti a főfutóművek fékjeinek túlmelegedését, nagymértékben növeli a gép mozgékonyságát.

A futóműszárban szabadon elforduló orrkerékpár szár körüli elfordítását hidraulikus munkahengerek végzik. Azonban adott sebességű gurulás esetén az orrkerék elfordulásával fellép az ún. „simmizés”. Ez a heves oldalirányu és csavaró lengés minden gumiköpennyel ellátott és szára körül szabadon elforduló keréknél jelentkezik.

Futómű kerék köpenydeformációi

A 17. ábra a köpeny oldalirányú eltolódását (d) és felfekvési felületéhez képesti elcsavarodását (j) tünteti fel. Az eredeti kerékhelyzetet szaggatott vonalak jelzik. A köpenydeformáció (d, j) görbe vonalú pályán való mozgásra kényszeríti a kereket és a pálya görbülete arányos a deformációk mértékével.

Egészen kis sebességeknél a deformációk által befolyásolt egyszerűbb kinetikai simmi – azaz ide-oda táncolás – nagyobb sebességüknél a kerék tömege által befolyásolt dinamikai simmi lép fel. Kiküszöbölésére hidraulikus lengéscsillapítókat alkalmaznak.

A merev futómű nagy légellenállása miatt a 200–250 km/h feletti repülési sebességéknél a gépeken behúzható futóművek találhatók (18. ábra). A behúzás jelentős szerkezeti bonyolultsággal jár, a futómű lényegesen nehezebb és költségesebb lesz, az elérhető sebességnövekedéssel szemben azonban ezek a hátrányok háttérbe szorulnak.

A behúzás iránya általában kétféle:

• a kerekek síkjára merőlegesen,
• a kerekek saját síkjában mozdulnak el a behúzás folyamán.

A behúzott futóművek helye a futóakna. A futóaknák kialakítása elsősorban a repülőgép általános elrendezésétől függ (felsőszárnyas, kis vagy nagy törzs méretek stb.).

 Behúzható futóművek

A 18. ábrán főfutóművek és orrfutóművek alapvető behúzási változatai szerepelnek. Pl. az a) esetben a futómű bekötések a szárnyban vannak, a futóaknák a törzsben. A b) esetben a bekötés a szárnyban, az akna a szárnyban, illetve a hajtómű gondolában stb.

Futómű kibocsátás

A futóaknák nagy térfogata nyitott állapotban jelentős zavarást jelent a gép körüli áramlásban, ezért a nyílásokat záró futóakna ajtókát mind futó behúzás, mind futó kibocsátás után visszazárják (19 ábra: a) benti helyzet, b) kibocsátás, c) kinti helyzet).

A repülőgépek rohamos súlynövekedése következtében a főfutóművek keréknyomása – a nehéz vontatmányok közúti terheléséhez hasonlóan – kezdte túlságosan megnövelni a felszállópálya hajlítóterhelését. A költséges pályaerősítés helyett a futókerék terhelés megosztására törekedtek. A négy-, hat-, nyolckerekes futóművek szerkezeti kialakítására a zsámolyos futómű elrendezés adott kedvező megoldást.

Minthogy a több futókerékből következően lényegesen csökkenhetett a kerékátmérő, ez a szerkezeti méret csökkenés jóval nagyobb súlymegtakarítást eredményezett, mint a zsámolyos elrendezés súlytöbblete, így ezek a futóművek könnyebbek. További előnyök keletkeznek a behúzási lehetőségek sokféleségéből, valamint a kisebb átmérőjű kerekek talajérintés utáni felgyorsításából. Lényeges repülésbiztonsági előnye a futóműveknek, hogy a ballon szakadás következtében előálló gurulási instabilitás az egy kerekes futóműhöz képest szinte teljesen elmarad.

Hátránya, hogy a gép földi mozgékonyságát erősen csökkenti, a főfutómű szerkezeti részeinek számát növeli.

A 20. d) és e) ábrák csuklós zsámolyokat tüntetnek fel. Ezek szerkezetileg kevesebb alkatrészből állhatnak mint az a), b), c) ábrákon látható merev zsámolyok.

A repülőgép süllyedősebességéből adódó kinetikus energia nagy részét a rugóstagok alakítják át deformációs munkává, a kerékköpenyeknek ebben csak kis szerepe van. A deformációs munka felvétele az L = j F_max x egyenlettel írható, ahol j a rugóstag szerkezeti megoldásából (a rugózó elemtől) adódó kitöltési tényező, F_max a rugóerő legnagyobb értéke és x a rugóstag deformációja. A kitöltési tényező a berúgózás közben folytonosan növekvő erőlefolyás görbe alatti területének aránya az állandónak képzelt max. erő alatti téglalap terület által képviselt deformáció munkához képest.

20. ábra Futómű zsámolyok

Minthogy a rugóerő (F) és a talajerő (T) között – a kerékfelfüggesztés módjától függően – áttétel van, a legnagyobb talajerő (T_max) megszabja F_max – ot is. T_max » (2,5–7,0) G / 2 között található a légi közlekedési (2,5) illetve vadászgép (7, 0) kategóriákban.

Az x deformáció növelésével (lágy rugózással) csökkenthető F_max. Közepes gépeknél x = 20–40 cm. Ahhoz azonban, hogy elfogadhatóan kicsi deformáció mellett se növekedjen F_max , jó kitöltési tényezővel (j) rendelkező rúgóstagot kell alkalmazni: j értéke a rugóstag belső szerkezeti megoldásától függően 0,45–0,85 között változik. A rugózó elem gumitárcsa, csavarrugó, laprugó, gyűrűrugó, sűrített levegő lehet.

forrás