ارابه فرود زیرانداز یک هواپیما یا فضاپیما است که برای تاکسی ، برخاست یا فرود استفاده می شود . برای هواپیما، به طور کلی برای هر سه مورد نیاز است. همچنین قبلاً توسط برخی از تولیدکنندگان ، مانند شرکت گلن ال . برای هواپیما، استینتون [1] تمایز اصطلاحی زیرساخت (بریتانیایی) = ارابه فرود (ایالات متحده) را ایجاد می کند . [2]
برای هواپیما، ارابه فرود از هواپیما در زمانی که پرواز نمی کند پشتیبانی می کند و به آن اجازه می دهد بدون آسیب از زمین بلند شود، فرود بیاید و تاکسی کند. ارابه فرود چرخدار رایج ترین است، با اسکی یا شناور برای کار از برف/یخ/آب و لغزش برای عملیات عمودی در خشکی مورد نیاز است. زیرشاخههای جمعشونده در طول پرواز جمع میشوند، که باعث کاهش کشش میشود و امکان سرعتهای هوایی سریعتر را فراهم میکند . ارابه فرود باید به اندازه کافی قوی باشد که بتواند هواپیما را پشتیبانی کند و طراحی آن بر وزن، تعادل و عملکرد تأثیر می گذارد. [3] اغلب شامل سه چرخ یا مجموعه چرخ است که جلوه ای سه پایه می دهد .
برخی از ارابه های فرود غیر معمول به صورت تجربی ارزیابی شده اند. این موارد عبارتند از: عدم وجود ارابه فرود (برای صرفه جویی در وزن)، که با استفاده از گهواره منجنیق و عرشه فرود انعطاف پذیر امکان پذیر شده است: [4] بالشتک هوا (برای فعال کردن عملیات بر روی طیف وسیعی از موانع زمینی و آب/برف/یخ). [5] ردیابی (برای کاهش بارگیری باند). [6]
برای وسایل نقلیه پرتاب و فرودگرهای فضاپیما ، ارابه فرود معمولاً فقط وسیله نقلیه را در هنگام فرود و در حین حرکت سطح بعدی پشتیبانی می کند و برای برخاستن از آن استفاده نمی شود.
با توجه به طرح ها و کاربردهای متنوع آنها، ده ها تولید کننده تخصصی ارابه فرود وجود دارد. سه سیستم بزرگ عبارتند از Safran Landing Systems ، Collins Aerospace (بخشی از Raytheon Technologies ) و Héroux-Devtek .
ارابه فرود 2.5 تا 5 درصد حداکثر وزن برخاست (MTOW) و 1.5 تا 1.75 درصد هزینه هواپیما را تشکیل می دهد، اما 20 درصد هزینه تعمیر و نگهداری مستقیم بدنه هواپیما را شامل می شود . یک چرخ با طراحی مناسب می تواند 30 تن (66000 پوند) را تحمل کند، سرعت زمین 300 کیلومتر در ساعت را تحمل کند و مسافت 500000 کیلومتر (310000 مایل) را بپیچد. 20000 ساعت بین تعمیرات اساسی و 60000 ساعت یا 20 سال عمر دارد . [7]
زیراندازهای چرخدار معمولاً در دو نوع هستند:
چیدمان دم دراگر در دوران اولیه پروانه رایج بود، زیرا فضای بیشتری را برای خلاص شدن از پروانه فراهم می کرد. بیشتر هواپیماهای مدرن دارای زیرساخت های سه چرخه هستند. فرود و برخاستن دمکشها سختتر در نظر گرفته میشود (زیرا آرایش معمولاً ناپایدار است ، یعنی یک انحراف کوچک از مسیر مستقیم به جای اصلاح، افزایش مییابد )، و معمولاً به آموزش خلبانی خاصی نیاز دارد. اگر چرخش بیش از حد هنگام برخاستن منجر به ضربه دم شود، ممکن است یک چرخ دم کوچک یا لغزش/سپر به زیرشاخه سه چرخه اضافه شود تا از آسیب به قسمت زیرین بدنه جلوگیری شود . هواپیماهایی با محافظ دم شامل B-29 Superfortress ، Boeing 727 trijet و Concorde هستند . برخی از هواپیماها با ارابه فرود معمولی جمع شونده دارای چرخ عقب ثابت هستند. هورنر کشش چرخ عقب ثابت Bf 109 را تخمین زد و آن را با برآمدگی های دیگر مانند سایبان خلبان مقایسه کرد. [9]
آرایش سوم (معروف به پشت سر هم یا دوچرخه) دارای چرخ دنده اصلی و دماغه است که در جلو و عقب مرکز ثقل (CG) در زیر بدنه بدنه قرار گرفته است که بر روی بالها برآمدگی دارند. این مورد زمانی استفاده می شود که در دو طرف بدنه هیچ مکان مناسبی برای اتصال زیرانداز اصلی یا ذخیره آن در هنگام جمع شدن وجود نداشته باشد. به عنوان مثال می توان به هواپیمای جاسوسی لاکهید U-2 و جت پرشی هریر اشاره کرد . بوئینگ B-52 از آرایش مشابهی استفاده می کند، با این تفاوت که دنده های جلو و عقب هر کدام دارای دو واحد دو چرخ در کنار هم هستند.
چرخ دنده چهار چرخه شبیه به دوچرخه است اما با دو مجموعه چرخ به صورت جانبی در موقعیت های جلو و عقب جابجا شده است. Raymer [10] دنده B-52 را به عنوان چهار چرخه طبقه بندی می کند. هواپیمای آزمایشی Fairchild XC-120 Packplane دارای چرخ دنده های چهار چرخه بود که در ناسل های موتور قرار داشت تا امکان دسترسی نامحدود به زیر بدنه برای اتصال یک کانتینر باری بزرگ را فراهم کند. [11]
هلیکوپترها بسته به اندازه و نقش خود از اسکیت، پانتون یا چرخ استفاده می کنند.
برای کاهش کشش در پرواز، زیرشاخهها به داخل بالها و/یا بدنه با چرخهای همسطح با سطح اطراف، یا پنهان در پشت درهای همسطح، جمع میشوند. به این دنده جمع شونده می گویند . اگر چرخ ها به طور کامل جمع نشوند اما تا حدی در معرض جریان هوا بیرون بزنند، به آن چرخ دنده نیمه جمع شونده می گویند.
اکثر دندههای جمعشونده به صورت هیدرولیکی کار میکنند، اگرچه برخی از آنها به صورت الکتریکی یا حتی به صورت دستی در هواپیماهای بسیار سبک کار میکنند. ارابه فرود در محفظه ای به نام چاه چرخ قرار می گیرد.
خلبانانی که تأیید میکنند ارابه فرودشان پایین و قفل است به «سه سبز» یا «سه در سبز» اشاره میکنند، که اشارهای به چراغهای نشانگر الکتریکی (یا پانلهای رنگشده واحدهای نشانگر مکانیکی) از چرخ دماغه/دم و دو چرخ اصلی است. چرخ دنده ها چشمک زدن چراغ سبز یا چراغ قرمز نشان می دهد که دنده در حال حمل و نقل است و نه بالا و قفل یا پایین و قفل است. هنگامی که دنده به طور کامل با قفل های بالا قرار می گیرد، چراغ ها اغلب برای پیروی از فلسفه کابین تاریک خاموش می شوند. برخی از هواپیماها دارای چراغ های نشانگر دنده هستند. [12]
سیستمهای اضافی برای به کار انداختن ارابه فرود استفاده میشوند و پایههای دنده اصلی اضافی نیز ممکن است فراهم شود تا هواپیما بتواند به شیوهای رضایتبخش در طیف وسیعی از سناریوهای شکست فرود آید. به بوئینگ 747 چهار سیستم هیدرولیک مجزا و مستقل داده شد (زمانی که هواپیماهای قبلی دارای دو عدد بودند) و چهار پست اصلی فرود (زمانی که هواپیماهای قبلی دارای دو عدد بودند). فرود ایمن در صورتی امکان پذیر خواهد بود که دو پایه دنده اصلی پاره شوند به شرطی که در طرف مقابل بدنه باشند. [13] در صورت قطع برق در یک هواپیمای سبک، یک سیستم گسترش اضطراری همیشه در دسترس است. این ممکن است یک میل لنگ یا پمپ دستی یا یک مکانیسم مکانیکی سقوط آزاد باشد که قفل ها را جدا می کند و به ارابه فرود اجازه می دهد تحت نیروی گرانش قرار بگیرد.
ارابه فرود هواپیما شامل چرخهای مجهز به ضربهگیرهای جامد در هواپیماهای سبک و پایههای اولئوی هوا/روغن در هواپیماهای بزرگتر است.
با افزایش وزن هواپیما، چرخ های بیشتری اضافه شده و ضخامت باند افزایش یافته است تا در محدوده بارگیری باند باقی بماند. Zeppelin -Staaken R.VI ، یک بمب افکن بزرگ آلمانی در جنگ جهانی اول در سال 1916، از هجده چرخ برای زیرش استفاده می کرد، بین دو چرخ در دنده دماغه خود تقسیم می شد و شانزده چرخ در واحد دنده اصلی خود - به چهار تقسیم می شد. کوارتت های کنار هم هر کدام، دو کوارتت چرخ در هر طرف - در زیر هر ناسل موتور پشت سر هم، برای تحمل وزن بارگذاری شده آن تقریباً 12 تن (26000 پوند).
چندین "چرخ پشت سر هم" در یک هواپیما - به ویژه برای هواپیماهای باری ، که در دو طرف پایین بدنه به عنوان واحد دنده اصلی جمع شونده با طرح های مدرن نصب شده اند - برای اولین بار در طول جنگ جهانی دوم در هواپیمای باری آزمایشی آلمانی Arado Ar 232 مشاهده شد که از یک ردیف یازده چرخ ثابت "دوقلو" مستقیماً در زیر خط مرکزی بدنه قرار می گیرد تا در هنگام روی زمین بارهای سنگین تر را تحمل کند. [14] بسیاری از هواپیماهای باری بزرگ امروزی از این ترتیب برای دنده اصلی جمع شونده خود استفاده می کنند که معمولاً در گوشه های پایینی ساختار بدنه مرکزی نصب می شود.
نمونه اولیه Convair XB-36 بیشتر وزن خود را روی دو چرخ اصلی داشت که به باندهایی با ضخامت حداقل 22 اینچ (56 سانتی متر) نیاز داشتند. هواپیماهای تولیدی از دو بوژی چهار چرخ استفاده می کردند که به هواپیما اجازه می داد از هر فرودگاه مناسب برای B-29 استفاده کند. [15]
یک جت تجاری نسبتا سبک لاکهید جت استار ، با چهار چرخ که 44000 پوند (20 تن) را تحمل می کند، به روسازی آسفالتی انعطاف پذیر 10 اینچ (25 سانتی متر) نیاز داشت . بوئینگ 727 -200 210000 پوندی (95 تن) با چهار لاستیک روی ارابه های فرود اصلی دو پایه، به روسازی با ضخامت 20 اینچ (51 سانتی متر) نیاز داشت. ضخامت برای مک دانل داگلاس DC-10 -10 با 443000 پوند (201 تن) به 25 اینچ (64 سانتی متر) افزایش یافت که روی هشت چرخ روی دو پایه پشتیبانی می شد. سنگینتر، 558000 پوند (253 تن)، DC-10-30/40 میتوانست از روسازیهایی با ضخامت یکسان با پایه سوم برای ده چرخ، مانند اولین بوئینگ 747 -100، با وزن 700،000 پوند (320 تن) کار کند. روی چهار پایه و 16 چرخ. لاکهید C-5 با وزن مشابه ، با 24 چرخ، به روسازی 18 اینچی (46 سانتی متری) نیاز دارد. [16]
واحد دو چرخ در خط مرکزی بدنه مک دانل داگلاس DC-10 -30/40 در هواپیمای مسافربری MD-11 حفظ شد و همان پیکربندی در ایرباس A340 -200/300 با وزن 275 تن (606000 پوند) اولیه استفاده شد. که در یک بوژی کامل چهار چرخ برای ایرباس A340-500/-600 سنگین تر 380 تن (840000 پوند) تکامل یافت. [17] [18] بوئینگ 777 تا 775000 پوند (352 تن) دارای دوازده چرخ اصلی بر روی دو بوژی سه محوره است، مانند ایرباس A350 بعدی .
ایرباس A380 با وزن 575 تن (1268000 پوند) دارای یک بوژی چهار چرخ در زیر هر بال با دو مجموعه بوژی شش چرخ در زیر بدنه است. [19] آنتونوف An-225 640 تنی (1410000 پوند) ، بزرگترین هواپیمای باری، دارای 4 چرخ در واحد دنده دماغه دوقلو مانند آنتونوف An-124 کوچکتر و 28 چرخ دنده اصلی بود. [20]
A321neo 97 تنی (214000 پوندی) دارای دنده اصلی دو چرخ است که به 15.7 بار (228 psi) باد شده است، [21] در حالی که A350 -900 با وزن 280 تن (620،000 پوند) دارای یک چرخ دنده اصلی چهار چرخ است که به میله باد شده است. 248 psi). [22]
در صورتی که برای کاهش پراکندگی تاچ داون، از روش فرود بدون شعله از نوع حامل استفاده شود، هواپیماهای STOL نیاز به نرخ غرق شدن بالاتری دارند. به عنوان مثال، Saab 37 Viggen ، با ارابه فرود طراحی شده برای ضربه 5 متر بر ثانیه، می تواند از فرود از نوع حامل و HUD برای کاهش پراکندگی خود از 300 متر به 100 متر استفاده کند. [23]
De Havilland Canada DHC-4 Caribou از پاهای سکتهای بلند برای فرود آمدن از شیبدار بدون شناور استفاده کرد. [24]
یک قایق پرنده دارای بدنه پایین تری است که شکل بدنه قایق به آن شناور می دهد. شناورهای بال مانند یا اسپون های بال مانند برای پایداری اضافه می شوند. اسپانسون ها به قسمت های پایینی بدنه متصل می شوند.
یک هواپیمای شناور دارای دو یا سه شناور ساده است. شناورهای آبی خاکی دارای چرخ های جمع شونده برای عملیات زمینی هستند.
یک هواپیمای دوزیست یا دوزیست معمولاً دارای دو ارابه فرود متمایز است، یعنی بدنه/ شناور «قایق» و چرخهای جمعشونده که به آن اجازه میدهد از زمین یا آب کار کند.
تجهیزات ساحلی ابزار فرود چرخدار جداشدنی است که به یک هواپیمای شناور غیر دوزیست یا قایق پرنده اجازه می دهد روی خشکی مانور دهد. برای نگهداری و ذخیره سازی هواپیما استفاده می شود و یا در هواپیما حمل می شود و یا در یک لغزنده نگهداری می شود. تجهیزات ساحلی ممکن است از چرخ های جدا شونده منفرد یا گهواره ای تشکیل شده باشد که کل هواپیما را پشتیبانی می کند. در مورد اول، تجهیزات ساحلی به صورت دستی با هواپیما در آب متصل یا جدا می شود. در حالت دوم، هواپیما بر روی گهواره مانور می دهد.
هلیکوپترها با استفاده از شناور یا بدنه و شناور قادر به فرود بر روی آب هستند.
برای برخاستن یک پله و صاف کردن کف باید از حالت شناور به سمت صاف کردن روی سطح بلند شود. برای فرود نیاز به عمل شکاف برای کاهش ضربه با سطح آب است. قسمت پایینی آب را جدا می کند و چینی ها اسپری را منحرف می کنند تا از آسیب رساندن به قسمت های آسیب پذیر هواپیما جلوگیری کنند. کنترل اسپری اضافی ممکن است با استفاده از نوارهای اسپری یا ناودان معکوس مورد نیاز باشد. یک پله به بدنه، درست در پشت مرکز ثقل، اضافه میشود تا از چسبیدن آب به بدنه جلویی جلوگیری کند تا هواپیما بتواند به سرعت پرواز سرعت دهد. این پله به هوا که به عنوان هوای تهویه شناخته می شود، اجازه می دهد تا مکش آب روی بدنه بعدی را بشکند. [25] دو مرحله در Kawanishi H8K استفاده شد . [26] یک پله کشش در پرواز را افزایش می دهد. سهم درگ از استپ را می توان با فیرینگ کاهش داد. یک استپ پر شده در Short Sunderland III معرفی شد . [27]
یکی از اهداف طراحان هواپیماهای دریایی، توسعه یک هواپیمای دریایی باز اقیانوسی بود که قادر به عملیات معمولی از آب بسیار خشن باشد. این به تغییراتی در پیکربندی بدنه هواپیمای دریایی منجر شد. بدنههای نسبت طول/پرتو بالا و بدنههای بلندتر قابلیتهای آب خشن را بهبود بخشیدند. [28] بدنه ای بسیار طولانی تر از عرض آن نیز باعث کاهش کشش در پرواز شد. [29] توسعه آزمایشی مارتین مارلین ، مارتین M-270، با بدنه جدید با نسبت طول به پرتو بیشتر 15 آزمایش شد که با افزودن 6 فوت به دماغه و دم به دست آمد. [29] قابلیت دریای ناآرام را می توان با سرعت های پایین تر برخاست و فرود بهبود بخشید زیرا تاثیرات امواج کاهش می یابد. Shin Meiwa US-1A یک دوزیستان STOL با فلپ های دمیده و تمام سطوح کنترلی است. توانایی فرود و برخاستن با سرعتهای نسبتاً کم حدود 45 گره و ویژگیهای هیدرودینامیکی بدنه، نسبت طول به پرتو بلند [30] و ناودان اسپری معکوس، به عنوان مثال، امکان عملیات در ارتفاع موج 15 فوت را فراهم میکند. [31] کانال ناودان معکوس به پشت دیسک های پروانه پاشیده می شود. [32]
مانور با سرعت کم بین لغزنده و شناورها و مناطق برخاست و فرود ضروری است. سکان های آبی در هواپیماهای دریایی در اندازه های مختلف از جمهوری RC-3 Seabee تا Beriev A-40 استفاده می شود [33] فلپ های هیدرو در مارتین مارلین [34] و مارتین سی مستر استفاده شد . Hydroflaps، غوطه ور در عقب بدنه، به عنوان یک ترمز سرعت یا دیفرانسیل به عنوان یک سکان عمل می کند. یک باله ثابت که به نام اسکاج شناخته می شود ، برای پایداری جهت استفاده شده است. یک اسکاج به مرحله دوم روی بدنه قایق پرنده Kawanishi H8K اضافه شد . [35]
ضربههای سرعت بالا در آب خشن بین بدنه و جناحهای موج ممکن است با استفاده از اسکیهای آبی که بدنه را با سرعتهای بالاتر از آب خارج میکنند، کاهش یابد. هیدرو اسکی جایگزین نیاز به بدنه قایق است و فقط به بدنه ساده ای نیاز دارد که در عقب هواپیما قرار دارد. همچنین میتوان از اسکیهای چرخدار برای هواپیماهای زمینی استفاده کرد که پرواز خود را از ساحل یا بارج شناور شروع و پایان میدهند. اسکی های آبی با چرخ به عنوان یک تبدیل ارابه فرود همه منظوره Fairchild C-123 ، معروف به Panto-base [36] Stroukoff YC-134 نشان داده شد . یک هواپیمای دریایی که از ابتدا با اسکی های آبی طراحی شد، نمونه اولیه جنگنده Convair F2Y Sea Dart بود . اسکیها دارای چرخهای کوچک با چرخ سوم روی بدنه برای جابجایی زمینی بودند.
در دهه 1950، اسکی های آبی به عنوان کمکی برای فروکش کردن هواپیماهای بزرگ با موتور پیستونی در نظر گرفته شد. [37] آزمایشهای مخزن آب که با استفاده از مدلهای صورت فلکی لاکهید ، داگلاس دی سی-4 و نپتون لاکهید انجام شد ، به این نتیجه رسیدند که با جلوگیری از آسیبهای جدی مرتبط با خندق، شانس بقا و نجات تا حد زیادی افزایش مییابد. [38]
ارابه فرود هواپیماهای بال ثابت که روی ناوهای هواپیمابر فرود میآیند، نیاز به نرخ غرق شدن بالاتری دارند، زیرا هواپیماها بدون شعله فرود بر روی عرشه پرواز میکنند . ویژگی های دیگر مربوط به الزامات برخاستن منجنیق برای هواپیماهای خاص است. به عنوان مثال، بلکبرن بوکانیر روی دم لغزش به پایین کشیده شد تا نگرش لازم را برای بالا بردن دماغه ایجاد کند. مک دانل داگلاس اف-4 فانتوم II نیروی دریایی در خدمت بریتانیا به یک پای چرخ دماغه کشیده نیاز داشت تا حالت بال را در هنگام پرتاب تنظیم کند. [39]
ارابه فرود برای هواپیماهایی که از پرش اسکی در هنگام برخاستن استفاده می کنند تحت بارهای 0.5 گرمی قرار می گیرند که همچنین برای مدت طولانی تری نسبت به یک ضربه فرود دوام می آورند. [40]
هلیکوپترها ممکن است یک هارپون قفل عرشه برای لنگر انداختن آنها به عرشه داشته باشند. [41]
برخی از هواپیماها باید از ارابه فرود به عنوان ترمز سرعت استفاده کنند.
نصب انعطاف پذیر بوژهای اصلی ارابه فرود روی توپولف Tu-22 R سرعت بال زدن هواپیما را به 550 kn (1020 کیلومتر در ساعت) افزایش داد. بوژی ها در داخل ناسل تحت کنترل دمپرها و فنرها به عنوان یک وسیله ضد فلاتر در نوسان بودند. [42]
برخی از هواپیماهای آزمایشی از تجهیزات هواپیماهای موجود برای کاهش هزینه های برنامه استفاده کرده اند. بدنه بالابر Martin-Marietta X-24 از دماغه/دنده اصلی T-39 / Northrop T-38 آمریکای شمالی و Grumman X-29 از Northrop F-5 / General Dynamics F-16 استفاده می کرد . [43]
هنگامی که یک هواپیما نیاز به فرود بر روی سطوح پوشیده از برف دارد، ارابه فرود معمولاً از چوب اسکی یا ترکیبی از چرخ و اسکی تشکیل شده است.
برخی از هواپیماها از چرخها برای برخاستن و پرتاب کردن آنها در هوا استفاده میکنند تا بدون نیاز به پیچیدگی، وزن و فضای مکانیزم عقبنشینی، از چرخها استفاده کنند. چرخها گاهی بر روی محورهایی نصب میشوند که بخشی از یک شاسی جداگانه «دالی» (فقط برای چرخهای اصلی) یا «ترولی» (برای یک مجموعه سه چرخ با یک چرخ دماغه) هستند. فرود بر روی اسکید یا وسایل ساده مشابه (ثابت یا جمع شونده) انجام می شود. SNCASE Baroudeur از این ترتیب استفاده کرد.
نمونه های تاریخی شامل جنگنده موشکی مسرشمیت می 163 کومت با استفاده از "دالی" ، [44] گلایدر سرباز غول پیکر مسرشمیت من 321 ، و اولین هشت نمونه اولیه بمب افکن جت شناسایی آرادو آر 234 با استفاده از "ترولی" [45] است . نقطه ضعف اصلی استفاده از دالی/ترولی و سیستم لندینگ اسکید(های) در هواپیماهای آلمانی جنگ جهانی دوم - که برای تعداد قابل توجهی از طراحی های هواپیماهای نظامی جت و موشکی آلمانی اواخر جنگ در نظر گرفته شده بود - این بود که هواپیما احتمالاً پراکنده می شد. در سرتاسر یک فرودگاه نظامی پس از فرود آمدن از یک ماموریت، و نمیتوانند به تنهایی به مکان «پراکنده» مخفی تاکسی بروند، که به راحتی میتواند آنها را در برابر حمله به جنگندههای متفقین آسیبپذیر کند . یک مثال معاصر مرتبط، چرخهای نگهدارنده نوک بال ("pogos") در هواپیمای شناسایی لاکهید U-2 است که پس از بلند شدن از بین میروند و به زمین میافتند. سپس هواپیما برای فرود به لغزش های تیتانیومی روی نوک بال ها متکی است. [ نیازمند منبع ]
برخی از پایههای اصلی ارابه فرود در هواپیماهای جنگ جهانی دوم، برای اینکه به یک دنده اصلی تک پایه اجازه دهند چرخ را در داخل بال یا ناسل موتور ذخیره کند، چرخ دنده تک دنده را در یک زاویه 90 درجه به سمت عقب چرخاندند. توالی عقب نشینی به چرخ اصلی اجازه می دهد تا "مسطح" بالای انتهای پایینی پایه دنده اصلی قرار گیرد یا در هنگام جمع شدن کامل در داخل بال یا ناسل های موتور قرار بگیرد. به عنوان مثال می توان به Curtiss P-40 ، Vought F4U Corsair ، Grumman F6F Hellcat ، Messerschmitt Me 210 و Junkers Ju 88 اشاره کرد . خانواده هواپیماهای تجاری دو موتوره Aero Commander نیز دارای این ویژگی در چرخ دنده های اصلی هستند که به سمت عقب به انتهای ناسل های موتور جمع می شوند . بند چرخ دماغه عقب عقب در Heinkel He 219 [46] و بند دنده دماغه جمع شونده به جلو در Cessna Skymaster بعدی به طور مشابه در حین جمع شدن 90 درجه چرخیدند. [ نیازمند منبع ]
در اکثر هواپیماهای جنگنده تک موتوره جنگ جهانی دوم (و حتی یک بمب افکن سنگین آلمانی ) با چرخ دنده اصلی جمع شونده به طرفین، دنده اصلی که به سمت بالها جمع می شد در موقعیت "پایین" به سمت جلو حرکت می کرد تا هندلینگ بهتر روی زمین، با یک چرخ دنده جمع شده. موقعیتی که چرخهای اصلی را در فاصلهای عقبتر از موقعیت خود قرار میداد که در پایینترین قاب هوا قرار میگرفت - این منجر به یک هندسه زاویهای پیچیده برای تنظیم زوایای "پایین" در انتهای بالای پایهها برای محور چرخش مکانیزم عقبنشینی شد. با برخی از هواپیماها، مانند P-47 Thunderbolt و Grumman Bearcat ، حتی اجباری میکنند که پایههای اصلی دندهها با امتداد درازتر شوند تا فاصله کافی از زمین برای پروانههای چهار پره بزرگشان فراهم شود. یکی از استثناهای نیاز به این پیچیدگی در بسیاری از هواپیماهای جنگنده جنگ جهانی دوم، جنگنده معروف ژاپنی Zero بود ، که دنده اصلی آن همانطور که از پهلو دیده می شود، در هنگام کشیده شدن در یک زاویه عمود بر خط مرکزی هواپیما باقی می ماند.
چرخهای اصلی Vought F7U Cutlass میتوانند 20 اینچ بین حالت جلو و عقب حرکت کنند. از موقعیت رو به جلو برای برخاستن استفاده شد تا بازوی اهرمی بلندتری برای کنترل زمین و نگرش بیشتر به سمت بالا به بالا ایجاد کند. موقعیت عقب برای کاهش جهش فرود و کاهش خطر برگشت به عقب در حین جابجایی زمین استفاده شد. [47]
طرح پشت سر هم یا دوچرخه در Hawker Siddeley Harrier استفاده می شود که دارای دو چرخ اصلی در پشت یک چرخ دماغه تکی در زیر بدنه و یک چرخ کوچکتر در نزدیکی نوک هر بال است. در نسل دوم هریرها، بال از کنار چرخهای بیرونگر کشیده میشود تا امکان حمل بارهای مهمات بیشتر روی بالها را فراهم کند، یا اجازه دهد تا قسمتهای انتهایی بالها برای پروازهای قایق پیچ شوند. [48]
یک طرح پشت سر هم توسط مارتین با استفاده از مارتین B-26 غارتگر (XB-26H) اصلاح شده ویژه برای ارزیابی استفاده از آن در اولین بمب افکن جت مارتین، مارتین XB-48، ارزیابی شد . این پیکربندی آنقدر قابل مانور بود که برای B-47 Stratojet نیز انتخاب شد . [49] همچنین در U-2، Myasishchev M-4 ، Yakovlev Yak-25 ، Yak-28 و Sud Aviation Vautour استفاده شد . تنوعی از طرح چند پشت سر هم در B-52 Stratofortress که دارای چهار بوژی چرخ اصلی (دو بوژی جلو و دو عقب) در زیر بدنه و یک چرخ بیرونی کوچک است که هر نوک بال را پشتیبانی می کند، استفاده شده است. ارابه فرود B-52 نیز از این نظر منحصر به فرد است که هر چهار جفت چرخ اصلی را می توان هدایت کرد. این به ارابه فرود اجازه می دهد تا با باند فرودگاه هماهنگ شود و در نتیجه فرود با باد مخالف را آسان تر می کند (با استفاده از تکنیکی به نام فرود خرچنگ ). از آنجایی که هواپیماهای پشت سر هم نمی توانند برای برخاستن بچرخند ، دنده جلو باید به اندازه ای بلند باشد که به بال ها در هنگام برخاستن، زاویه حمله صحیح را بدهد . در حین فرود، دنده جلو نباید ابتدا باند فرودگاه را لمس کند، در غیر این صورت دنده عقب به سمت پایین برخورد می کند و ممکن است باعث شود هواپیما پریده و دوباره به هوا منتقل شود. [50]
یکی از زیر شاسیهای بسیار اولیه که شامل چرخبندی برای فرودهای باد متقابل بود، در طرح Bleriot VIII در سال 1908 پیشگام شد. بعداً در هواپیمای بسیار معروفتر Blériot XI کانال 1909 مورد استفاده قرار گرفت و همچنین در اولین نمونههای Etrich Taube کپی شد . در این ترتیب، جذب ضربه ارابه فرود اصلی توسط یک عضو فوقانی با بند ناف کشویی عمودی گرفته می شد. ستون عمودی که در امتداد آن عضو بالایی برای ضربههای فرود میلغزید، انتهای پایینی آن نیز به عنوان نقطه چرخش انتهای جلوی چنگال تعلیق چرخ اصلی بود که به چرخ دنده اصلی اجازه میداد در فرودهایی با باد مخالف متوسط بچرخد. [ نیازمند منبع ]
واحدهای دنده اصلی با تنظیم دستی در B-52 می توانند برای برخاستن با باد مخالف تنظیم شوند. به ندرت باید از فرودگاه های تعیین شده توسط SAC که دارای باندهای اصلی در جهت غالب باد قوی هستند استفاده شود. [51] لاکهید C-5 کهکشان دارای واحدهای چرخشی 6 چرخ اصلی برای فرود با باد متقابل و چرخاندن واحدهای عقب برای جلوگیری از شسته شدن لاستیک در پیچ های تنگ است. [52]
هم دنده دماغه و هم ارابه فرود اصلی هواپیمای باری/حمل و نقلی آرادو آر 232 آلمانی جنگ جهانی دوم برای زانو زدن طراحی شده بودند. این امر بارگیری و تخلیه محموله را آسان تر کرد و تاکسی را بر روی خندق ها و در زمین های نرم بهبود بخشید. [53]
برخی از جنگندههای جت اولیه نیروی دریایی ایالات متحده مجهز به چرخ دنده دماغهای بودند که شامل چرخهای کمکی کوچک قابل هدایت بر روی پایههای کوتاهی بودند که در جلوی چرخ دنده دماغه اصلی قرار داشتند و به هواپیما اجازه میداد تا با چرخ دنده دماغه اصلی جمع شده باشد. این ویژگی برای افزایش ایمنی ناوهای هواپیمابر با هدایت مجدد انفجار اگزوز داغ به سمت بالا و کاهش نیاز به فضای آشیانه با امکان پارک کردن هواپیما با دماغه خود در زیر دم جت مجهز به مشابه طراحی شده است . تجهیزات زانو زدن در FJ-1 Fury آمریکای شمالی [54] و در نسخه های اولیه McDonnell F2H Banshee استفاده شد ، اما مشخص شد که از نظر عملیاتی کاربرد کمی دارد و از جنگنده های بعدی نیروی دریایی حذف شد. [55]
چرخ دماغه در لاکهید C-5 ، [56] تا حدی در برابر ضربه گیر جمع می شود تا به بارگیری و تخلیه محموله با استفاده از رمپ ها از طریق دماغه لولایی بدنه رو به جلو، در حالی که روی زمین ثابت است، کمک کند. هواپیما نیز به سمت عقب متمایل می شود. [57] واحدهای اصلی دو چرخ مسیه که بر روی ترانسال و سایر هواپیماهای باری نصب شده اند، می توانند در صورت لزوم به جلو یا عقب متمایل شوند. [58]
هلیکوپتر بوئینگ AH-64 آپاچی قادر است زانو بزند تا در محفظه بار یک هواپیمای حمل و نقل و برای نگهداری قرار گیرد. [59]
ارابه فرود هواپیما شامل وسایلی برای جلوگیری از تماس بدنه با زمین با واژگونی هنگام بارگیری هواپیما است. برخی از هواپیماهای تجاری هنگام توقف در دروازه از دمپایی استفاده می کنند. [60] داگلاس C-54 دارای یک مکان مهم CG بود که به یک پایه حمل و نقل زمینی نیاز داشت. [61] لاکهید C-130 و Boeing C-17 Globemaster III از پشتیبانی از سطح شیب دار استفاده می کنند. [62]
CG بدون بار موتور عقب Ilyushin IL-62 به دلیل تصمیمات طراحی ناشی از تلاش برای کاهش وزن کلی، پیچیدگی سیستم و کشش، پشت دنده اصلی قرار دارد. برای جلوگیری از کج شدن بدنه به عقب هنگام تخلیه، هواپیما دارای یک دم عمودی کاملاً جمع شونده منحصر به فرد با چرخ های ریخته گری است که امکان یدک کشی یا پس زدن را فراهم می کند . هنگامی که وزن خدمه، مسافران، محموله و سوخت تعادل لازم را فراهم می کند، برای تاکسی یا پرواز در نظر گرفته نشده است. [63]
برای به حداقل رساندن کشش، گلایدرهای مدرن معمولاً دارای یک چرخ تک چرخ، جمع شونده یا ثابت هستند که در مرکز زیر بدنه قرار دارد، که به آن چرخ دنده تک چرخ یا ارابه فرود تک چرخ گفته می شود . از چرخ دنده های تک چرخ نیز در برخی از هواپیماهای موتوردار استفاده می شود که کاهش درگ در آنها اولویت دارد، مانند اروپا کلاسیک . بسیار شبیه به جنگنده راکتی Me 163، برخی از گلایدرهای قبل از جنگ جهانی دوم از یک دالی برخاست که هنگام برخاستن از زمین پرتاب می شد استفاده می کردند. این گلایدرها سپس روی یک لغزش ثابت فرود آمدند. [64] این پیکربندی لزوماً با یک taildragger همراه است.
هلیکوپترهای سبک برای صرفه جویی در وزن و هزینه از اسکیت های فرود ساده استفاده می کنند. لغزش ها ممکن است دارای نقاط اتصال برای چرخ ها باشند تا بتوان آنها را برای مسافت های کوتاه روی زمین حرکت داد. لغزش برای هلیکوپترهایی با وزن بیش از چهار تن غیر عملی است. برخی از ماشینهای پرسرعت دارای چرخهای جمعشونده هستند، اما بیشتر آنها از چرخهای ثابت برای استحکام و عدم نیاز به مکانیزم جمع شدن استفاده میکنند. [65]
هواپیماهای دمگیر آزمایشی از ارابه فرود واقع در دم خود برای عملیات VTOL استفاده می کنند .
برای هواپیماهای سبک، نوعی ارابه فرود که تولید آن مقرون به صرفه است، یک قوس چوبی ساده است که از خاکستر لمینت شده است، همانطور که در برخی از هواپیماهای خانگی استفاده می شود. یک چرخ دنده قوسی مشابه اغلب از فولاد فنری تشکیل می شود. Cessna Airmaster جزو اولین هواپیماهایی بود که از ارابه فرود فولادی فنری استفاده کرد. مزیت اصلی چنین چرخ دنده ای این است که به دستگاه ضربه گیر دیگری نیاز نیست. برگ منحرف کننده جذب شوک را فراهم می کند. [ نیازمند منبع ]
فضای محدود در دسترس برای قرار دادن ارابه فرود منجر به بسیاری از مکانیسمهای جمعکشی پیچیده شده است که هرکدام برای یک هواپیمای خاص منحصر به فرد است. یک نمونه اولیه، برنده مسابقه طراحی هواپیمای جنگی بمب افکن B آلمان ، Junkers Ju 288 ، دارای ارابه فرود اصلی پیچیده "تاشونده" بود که بر خلاف هر هواپیمای دیگری طراحی شده توسط طرف های محور یا متفقین در جنگ طراحی شده بود: تک پایه اولئو آن فقط به آن متصل شده بود. به انتهای پایینی استراتهای عقبنشینی اصلی شکل Y، کنترل چرخهای دنده اصلی دوقلوی، و تا شدن با چرخش به سمت پایین و عقب در طول عقبکشی [66] تا طول دنده اصلی را تا کنید تا آن را برای انبار کردن در ناسل موتور کوتاه کنید. [67] با این حال، طراحی نقطه محوری منفرد همچنین منجر به حوادث متعددی از فروریختن واحدهای دنده اصلی برای نمونه اولیه آن شد.
افزایش سطح تماس را می توان با چرخ های بسیار بزرگ، چرخ های بسیار کوچکتر یا دنده های نوع مسیر به دست آورد. تجهیزات ردیابی ساخته شده توسط داوتی در سال 1938 برای آزمایش تاکسی در یک Westland Lysander نصب شد ، سپس یک Fairchild Cornell و یک Douglas Boston . [ 68] Bonmartini، در ایتالیا، در سال 1951 برای یک Piper Cub تجهیزات ردیابی نصب کرد . یک هواپیمای بسیار سنگین تر، XB-36، برای آزمایش های بیشتر در دسترس قرار گرفت، اگرچه قصد استفاده از آن در هواپیماهای تولیدی وجود نداشت. فشار وارده بر باند به یک سوم تنش بوژی چهار چرخ B-36 کاهش یافت. [70] [71]
کالسکه زمینی مفهوم بلندمدت (پس از سال 2030) پرواز بدون ارابه فرود است. این یکی از بسیاری از فناوری های هوانوردی است که برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای پیشنهاد شده است. [72] گذاشتن ارابه فرود روی زمین باعث کاهش وزن و کشش می شود. پشت سر گذاشتن آن پس از برخاستن به دلیل دیگری، یعنی با اهداف نظامی، در طول جنگ جهانی دوم با استفاده از ترتیبات «دالی» و «ترولی» جنگنده راکتی Me 163 B آلمان و جت بازسازی آرادو آر 234 A انجام شد. بمب افکن
انواع مختلفی از فرمان وجود دارد. هواپیمای Taildragger ممکن است به تنهایی با سکان هدایت شود (بسته به شستشوی پایه تولید شده توسط هواپیما برای چرخاندن آن) با چرخ دم آزادانه، یا با اتصال فرمان با چرخ دم، یا با ترمز دیفرانسیل (استفاده از ترمزهای مستقل در طرف مقابل هواپیما برای چرخاندن هواپیما با کند کردن یک طرف شدیدتر از طرف دیگر). هواپیماهای دارای ارابه فرود سه چرخه معمولاً با چرخ دماغه ارتباط برقرار می کنند (مخصوصاً در هواپیماهای بزرگ)، اما برخی از آنها به چرخ دماغه اجازه می دهند آزادانه بچرخد و از ترمز دیفرانسیل و/یا سکان برای هدایت هواپیما استفاده می کند، مانند Cirrus SR22 .
برخی از هواپیماها نیاز دارند که خلبان با استفاده از پدال های سکان هدایت کند. دیگران اجازه می دهند فرمان با یوغ یا چوب کنترل. برخی هر دو را مجاز می دانند. برخی دیگر دارای یک کنترل جداگانه به نام تیلر هستند که منحصراً برای هدایت روی زمین استفاده می شود. [ نیازمند منبع ]
هنگامی که یک هواپیما به طور انحصاری با استفاده از سکان بر روی زمین هدایت می شود، به جریان هوای قابل توجهی در عبور از سکان نیاز دارد که می تواند با حرکت رو به جلو هواپیما یا با جریان لغزش پروانه ایجاد شود. فرمان سکان برای استفاده موثر نیاز به تمرین قابل توجهی دارد. اگرچه به جریان هوا از سکان عبور می کند، اما این مزیت را دارد که نیازی به اصطکاک با زمین ندارد، که آن را برای هواپیماهای روی آب، برف یا یخ مفید می کند. [ نیازمند منبع ]
برخی از هواپیماها یوغ، چوب کنترل یا سکان را مستقیماً به چرخ مورد استفاده برای فرمان متصل می کنند. دستکاری این کنترلها فرمان را میچرخاند (چرخ دماغه برای ارابههای فرود سه چرخه و چرخ دم برای دمکشندهها ). اتصال ممکن است محکم باشد که در آن هر حرکت کنترلها فرمان را میچرخاند (و بالعکس)، یا ممکن است یک اتصال نرم باشد که در آن مکانیزم فنر مانند فرمان را میپیچد اما آن را مجبور به چرخش نمیکند. اولی فرمان مثبت را فراهم می کند اما لغزش فرمان را آسان تر می کند. دومی فرمان نرم تری را ارائه می دهد (کنترل بیش از حد آن را آسان می کند) اما احتمال لغزش را کاهش می دهد. هواپیماهای دارای چرخ دنده جمع شونده ممکن است مکانیزم فرمان را به طور کامل یا جزئی در هنگام جمع شدن دنده غیرفعال کنند. [ نیازمند منبع ]
ترمز دیفرانسیل به اعمال نامتقارن ترمزهای چرخ دنده اصلی برای چرخاندن هواپیما بستگی دارد. برای این کار، هواپیما باید مجهز به کنترل های جداگانه برای ترمز راست و چپ (معمولاً روی پدال های سکان) باشد. دماغه یا چرخ دم معمولاً مجهز به ترمز نیست. ترمز دیفرانسیل به مهارت قابل توجهی نیاز دارد. در هواپیماهایی با چندین روش فرمان که شامل ترمز دیفرانسیل است، ممکن است از ترمز دیفرانسیل به دلیل سایش بر روی مکانیسم های ترمز جلوگیری شود. ترمز دیفرانسیل این مزیت را دارد که تا حد زیادی مستقل از هرگونه حرکت یا لغزش دماغه یا چرخ دم است. [ نیازمند منبع ]
تیلر در هواپیما چرخ یا اهرم کوچکی است که گاهی برای یک خلبان قابل دسترسی است و گاهی برای هر دو خلبان تکرار می شود و فرمان هواپیما را در حالی که روی زمین است کنترل می کند. تیلر ممکن است طوری طراحی شود که در ترکیب با سایر کنترل ها مانند سکان یا یوغ کار کند. به عنوان مثال، در هواپیماهای بزرگ، تیلر اغلب به عنوان تنها وسیله فرمان در هنگام تاکسی استفاده می شود، و سپس از سکان برای هدایت در هنگام برخاستن و فرود استفاده می شود، به طوری که هر دو سطوح کنترل آیرودینامیکی و ارابه فرود را می توان به طور همزمان کنترل کرد. هواپیما با سرعت آیرودینامیکی حرکت می کند. [ نیازمند منبع ]
معیار انتخاب مشخص شده، به عنوان مثال، حداقل اندازه، وزن یا فشار، برای انتخاب لاستیکها و چرخهای مناسب از کاتالوگ سازنده و استانداردهای صنعتی موجود در کتاب سال هواپیما منتشر شده توسط انجمن تایر و رینگ، Inc. [73] استفاده میشود.
انتخاب تایرهای چرخ اصلی بر اساس مورد بارگذاری استاتیک انجام می شود. مجموع بار دنده اصلی با این فرض محاسبه می شود که هواپیما با سرعت کم بدون ترمز حرکت می کند: [74]
وزن هواپیما کجاست و به ترتیب فاصله از مرکز ثقل هواپیما (cg) تا دنده اصلی و دماغه اندازه گیری می شود.
انتخاب تایرهای دماغه چرخ بر اساس بار دماغه چرخ در هنگام ترمزگیری با حداکثر تلاش است: [74]
بالابر کجاست ، کشش، نیروی رانش است و ارتفاع cg هواپیما از خط زمین استاتیک است. مقادیر معمول برای بتن خشک از 0.35 برای یک سیستم ترمز ساده تا 0.45 برای یک سیستم کنترل فشار ترمز خودکار متغیر است. از آنجایی که هر دو و مثبت هستند، حداکثر بار دنده دماغه در سرعت کم رخ می دهد. رانش معکوس بار چرخ دنده دماغه را کاهش می دهد و از این رو این شرایط به حداکثر مقدار منجر می شود: [74]
برای اطمینان از اینکه در شرایط استاتیک و ترمز از بارهای نامی تجاوز نمی شود، در محاسبه بارهای اعمال شده از ضریب ایمنی هفت درصد استفاده می شود.
به شرطی که بار چرخ و پیکربندی ارابه فرود بدون تغییر باقی بماند، وزن و حجم تایر با افزایش فشار باد کاهش می یابد. [74] از نقطه نظر شناورسازی، کاهش سطح تماس تایر باعث ایجاد تنش باربری بیشتر در روسازی میشود که ممکن است تعداد فرودگاههای در دسترس هواپیما را کاهش دهد. همچنین به دلیل کاهش نیروی اصطکاک بین تایرها و زمین، ترمزگیری کمتر موثر خواهد بود. علاوه بر این، کاهش سایز لاستیک و در نتیجه سایز چرخ، در صورت نصب ترمزهای داخلی در داخل رینگ چرخ ها، می تواند مشکل ساز شود. استدلالها علیه فشار بالاتر به گونهای است که اپراتورهای تجاری معمولاً فشارهای کمتر را برای به حداکثر رساندن عمر تایر و به حداقل رساندن تنش باند ترجیح میدهند. برای جلوگیری از سوراخ شدن سنگ، فیلیپین ایرلاینز مجبور شد هواپیمای Hawker Siddeley 748 خود را با فشار کمتری که سازنده لاستیک اجازه میدهد کار کند. [75] با این حال، فشار بسیار کم می تواند منجر به حادثه ای مانند پرواز 2120 نیجریه ایرویز شود .
یک قانون کلی تقریبی برای فشار مورد نیاز لاستیک توسط سازنده در کاتالوگ آنها ارائه شده است. به عنوان مثال، Goodyear فشار را 4 درصد بیشتر از مقدار مورد نیاز برای یک وزن معین یا به عنوان کسری از بار استاتیک و تورم نامی توصیه می کند. [76]
تایرهای بسیاری از هواپیماهای تجاری باید با نیتروژن پر شوند و متعاقباً با اکسیژن بیش از 5 درصد رقیق نشوند تا از اشتعال خودکار گاز که ممکن است در اثر گرم شدن بیش از حد ترمزها و تولید بخارات فرار از پوشش لاستیک ایجاد شود، جلوگیری شود. [77]
هواپیماهای نیروی دریایی هنگام پرواز از ناو و در خشکی از فشارهای متفاوتی استفاده می کنند. به عنوان مثال، فشار تایر نورثروپ گرومن E-2 Hawkeye 260 psi (1.8 مگاپاسکال) در کشتی و 210 psi (1.4 مگاپاسکال) در ساحل است. [78] کاهش باد در طول مسیر در کهکشان لاکهید C-5 برای مطابقت با شرایط فرودگاه در مقصد استفاده میشود، اما پیچیدگی بیش از حدی به ارابه فرود و چرخها میافزاید [79]
سر و صدای جامعه فرودگاه یک موضوع زیست محیطی است که سهم نویز آیرودینامیکی از ارابه فرود را مورد توجه قرار داده است. هدف بلندمدت ناسا محدود کردن صدای مخالف هواپیما در محدوده فرودگاه است. در طول نزدیک شدن به فرود، ارابه فرود چندین مایل از تاچ داون پایین می آید و ارابه فرود منبع اصلی صدای بدنه هواپیما است و به دنبال آن دستگاه های بالابر مستقر شده است. با موتورهای با تنظیم قدرت کاهش یافته در نزدیکی، لازم است صدای بدنه هواپیما کاهش یابد تا کل صدای هواپیما کاهش قابل توجهی داشته باشد. [80] [81] افزودن فیرینگهای اضافی یکی از روشهای کاهش صدای ارابه فرود با رویکرد بلندمدت برای رسیدگی به تولید نویز در طول طراحی اولیه است. [82]
مشخصات خطوط هوایی مستلزم آن است که یک هواپیمای مسافربری در طول عمر خود به 90000 برخاست و فرود برسد و 500000 کیلومتر بر روی زمین بپیچد. ارابه فرود معمولی برای جذب انرژی یک فرود طراحی شده است و در کاهش ارتعاشات ناشی از زمین در بدنه هواپیما در هنگام فرود زمین، تاکسی و برخاستن عملکرد خوبی ندارد. ارتعاشات بدنه هواپیما و آسیب ناشی از خستگی را می توان با استفاده از اولئوهای نیمه فعال که میرایی را در محدوده وسیعی از سرعت های زمینی و کیفیت باند تغییر می دهد، کاهش داد.
خرابی ها یا خطاهای انسانی (یا ترکیبی از اینها) مربوط به ارابه فرود جمع شونده علت حوادث و حوادث متعدد در طول تاریخ هوانوردی بوده است. حواس پرتی و مشغله کاری در طول توالی فرود نقش برجسته ای در حدود 100 حادثه فرود دنده ای که هر سال در ایالات متحده بین سال های 1998 و 2003 رخ می دهد ایفا کرد . تصادفی که ناشی از فراموشی خلبان در پایین آوردن ارابه فرود یا ناتوانی در انجام این کار به دلیل نقص است. اگر چه به ندرت کشنده است، اما فرود دنده ای می تواند بسیار گران باشد اگر باعث آسیب شدید بدنه هواپیما/موتور شود. برای هواپیماهای ملخدار، ممکن است یک ضربه پایه به تعمیرات اساسی موتور نیاز داشته باشد.
برخی از هواپیماها دارای بدنه سفت شده در قسمت زیرین یا ویژگی های اضافه شده برای به حداقل رساندن آسیب ساختاری در فرود چرخ دار هستند. هنگامی که Cessna Skymaster برای نقش لکه بینی نظامی ( O-2 Skymaster ) تبدیل شد، نرده های فایبر گلاس به طول بدنه اضافه شد. آنها برای حمایت از هواپیما بدون آسیب در صورت فرود بر روی سطح چمن کافی بودند. [ نیازمند منبع ]
Bombardier Dash 8 به دلیل مشکلات ارابه فرود بدنام است. سه حادثه رخ داد که همه آنها مربوط به خطوط هوایی اسکاندیناوی ، پروازهای SK1209، SK2478 و SK2867 بود . این باعث شد که اسکاندیناوی تمام Dash 8 های خود را بازنشسته کند. علت این حوادث یک مکانیسم قفل بود که به درستی کار نمی کرد. این امر همچنین باعث نگرانی هواپیما برای بسیاری از خطوط هوایی دیگر شد که مشکلات مشابهی پیدا کردند، Bombardier Aerospace دستور داد تا همه Dash 8 ها با 10000 ساعت یا بیشتر زمین شوند، به زودی مشخص شد که 19 هواپیمای Horizon Airlines Dash 8 دارای مشکلات مکانیزم قفل هستند، بنابراین 8 هواپیمای اتریشی نیز چنین کردند. هواپیماهای خطوط هوایی ، این باعث شد صدها پرواز لغو شوند. [ نیازمند منبع ]
در 21 سپتامبر 2005، پرواز 292 جتبلو ایرویز با موفقیت 90 درجه چرخش به سمت کناری فرود آمد که منجر به بارش جرقه و شعله پس از برخورد شد. [84]
در 1 نوامبر 2011، پرواز LOT Polish Airlines LO16 به دلیل نقص فنی با موفقیت در فرودگاه شوپن ورشو فرود آمد . همه 231 سرنشین هواپیما بدون جراحت فرار کردند. [85]
در صورت خرابی مکانیزم گسترش ارابه فرود هواپیما یک نسخه پشتیبان ارائه می شود. این ممکن است یک سیستم هیدرولیک جایگزین، یک سیستم میل لنگ دستی، هوای فشرده (نیتروژن)، آتش سوزی یا سیستم سقوط آزاد باشد. [86]
یک سیستم سقوط آزاد یا سقوط گرانشی از نیروی جاذبه برای استقرار ارابه فرود در موقعیت پایین و قفل استفاده می کند. برای انجام این کار، خلبان یک سوئیچ یا دسته مکانیکی را در کابین خلبان فعال می کند که قفل بالا را آزاد می کند. سپس گرانش ارابه فرود را به پایین می کشد و آن را مستقر می کند. هنگامی که ارابه فرود در موقعیت قرار گرفت به طور مکانیکی قفل می شود و برای فرود بی خطر است. [87]
روتور با روتورهای کاملاً مفصلی ممکن است پدیده خطرناک و خود تداومی به نام تشدید زمین را تجربه کند که در آن سیستم روتور نامتعادل با فرکانس منطبق با فرکانس طبیعی بدنه هواپیما ارتعاش میکند و باعث میشود کل هواپیما در تماس با هواپیما به شدت تکان بخورد یا تکان بخورد. زمین [88] [89] رزونانس زمین زمانی اتفاق میافتد که شوک به طور مداوم از طریق ارابه فرود به روتورهای چرخان منتقل میشود و باعث میشود زوایای بین پرههای روتور ناهموار شوند. این معمولاً در صورتی ایجاد میشود که هواپیما با حرکت رو به جلو یا جانبی زمین را لمس کند یا به دلیل شیبدار بودن زمین یا وضعیت پرواز هواپیما، گوشهای از ارابه فرود را لمس کند. [88] [89] نوسانات شدید ناشی از آن ممکن است باعث شود روتورها یا سایر قسمتها به طور فاجعهباری از کار بیفتند، جدا شوند و/یا به سایر قسمتهای بدنه هواپیما برخورد کنند. این می تواند هواپیما را در چند ثانیه نابود کند و افراد را به شدت در معرض خطر قرار دهد، مگر اینکه خلبان فوراً شروع به برخاستن کند یا دریچه گاز را ببندد و گام روتور را کاهش دهد. [88] [89] رزونانس زمینی در 34 گزارش حوادث و تصادفات هیئت ایمنی حمل و نقل ملی در ایالات متحده بین سالهای 1990 و 2008 ذکر شد. [88]
روتورکرافت با روتورهای کاملا مفصلی معمولاً دارای ارابه فرود ضربه گیر هستند که برای جلوگیری از تشدید زمین طراحی شده اند. با این حال، تعمیر و نگهداری ضعیف ارابه فرود و باد کردن نامناسب لاستیک ها ممکن است به این پدیده کمک کند. [88] هلیکوپترهای دارای ارابه فرود اسکید نسبت به هلیکوپترهای دارای چرخ کمتر در معرض تشدید زمین هستند. [89]
شناخته شده است که مسافران غیرمجاز در هواپیماهای بزرگتر با بالا رفتن از پایه ارابه فرود و سوار شدن در محفظه ای که برای چرخ ها در نظر گرفته شده است، سوار بر هواپیما می شوند. خطرات شدیدی برای این عمل وجود دارد و مرگ و میرهای متعددی گزارش شده است. خطرات عبارتند از کمبود اکسیژن در ارتفاع بالا، دمای بسیار پایین تر از نقطه انجماد، آسیب له شدن یا مرگ ناشی از جمع شدن دنده به فضای محدود، و سقوط از محفظه در هنگام برخاستن یا فرود. [90]
ارابه فرود به طور سنتی در اکثریت قریب به اتفاق وسایل نقلیه پرتاب ، که به صورت عمودی بلند می شوند و با سقوط به زمین از بین می روند، استفاده نشده است . به استثنای برخی از وسایل نقلیه فرود عمودی زیر مداری (مانند، Masten Xoie یا Armadillo Aerospace 's Lunar Lander Challenge )، یا برای هواپیماهای فضایی که از رویکرد برخاست عمودی، فرود افقی (VTHL) استفاده می کنند (به عنوان مثال، مدارگرد شاتل فضایی ، یا USAF X-37 )، در دهههای اولیه از زمان ظهور فناوری پروازهای فضایی ، زمانی که حملونقل فضایی مداری در انحصار برنامههای فضایی دولتی انحصاری ملی بود ، تجهیزات فرود تا حد زیادی در وسایل نقلیه مداری وجود نداشت . [91] هر سیستم پرواز فضایی تا سال 2015 برای شروع هر صعود به سرعت مداری به تقویتکنندههای قابل مصرف متکی بود .
پیشرفتهای دهه 2010 در حملونقل فضایی خصوصی ، جایی که رقابت جدیدی برای ابتکارات فضایی دولتی پدیدار شد ، شامل طراحی صریح ارابه فرود در موشکهای تقویتکننده مداری بود. اسپیس ایکس یک برنامه توسعه سیستم پرتاب قابل استفاده مجدد چند میلیون دلاری را برای پیگیری این هدف آغاز کرده و بودجه آن را تامین کرده است . به عنوان بخشی از این برنامه، اسپیس ایکس هشت بار در سال های 2012 تا 2013، یک وسیله نقلیه آزمایشی نسل اول به نام Grasshopper با ارابه فرود ثابت بزرگ ساخته و به منظور آزمایش دینامیک وسیله نقلیه در ارتفاع پایین و کنترل فرود عمودی نزدیک به آن مرحله اول مداری خالی [92] [93] یک وسیله نقلیه آزمایشی نسل دوم به نام F9R Dev1 با ارابه فرود قابل توسعه ساخته شد. نمونه اولیه چهار بار - با همه تلاشهای فرود موفقیتآمیز - در سال 2014 برای آزمایشهای ارتفاع پایین قبل از اینکه به دلایل ایمنی در پنجمین پرواز آزمایشی به دلیل مسدود شدن درگاه حسگر موتور، خود تخریب شود. [94] [95]
نسخه پرواز مداری وسایل نقلیه آزمایشی - Falcon 9 و Falcon Heavy - شامل یک ارابه فرود سبک وزن و قابل استقرار برای مرحله تقویت کننده است: یک پیستون تو در تو و تلسکوپی روی یک قاب A. طول کل چهار پایه فرود فیبر کربن / آلومینیوم [96] [97] تقریباً 18 متر (60 فوت) و وزن کمتر از 2100 کیلوگرم (4600 پوند) است. سیستم استقرار از هلیوم با فشار بالا به عنوان سیال کار استفاده می کند . [98] اولین آزمایش ارابه فرود قابل گسترش با موفقیت در آوریل 2014 بر روی فالکون 9 در حال بازگشت از پرتاب مداری انجام شد و اولین برخورد نرم کنترل شده اقیانوسی از یک تقویت کننده مداری با موتور موشک مایع بود. [99] [100] پس از یک بازیابی موفقیتآمیز تقویتکننده در سال 2015، و چندین بار در سال 2016، بازیابی مراحل تقویتکننده SpaceX تا سال 2017 به یک امر عادی تبدیل شد . پایههای فرود به یک بخش عملیاتی معمولی وسایل پرتاب فضایی مداری تبدیل شده بود.
انتظار میرود که جدیدترین پرتابکننده در حال توسعه در SpaceX - Starship - دارای پایههای فرود در مرحله اول خود به نام Super Heavy [101] مانند Falcon 9 باشد، اما همچنین دارای پایههای فرود در مرحله دوم قابل استفاده مجدد خود است، اولین مرحله برای مرحله دوم پرتاب. اولین نمونه اولیه Starship - Starhopper که در اوایل سال 2019 ساخته شد، دارای سه پایه فرود ثابت با کمک فنرهای قابل تعویض بود. [102] به منظور کاهش جرم وسیله نقلیه پرواز و جریمه محموله برای طراحی قابل استفاده مجدد، برنامه بلندمدت این است که Super Heavy مستقیماً در محل پرتاب بر روی تجهیزات ویژه زمینی که بخشی از پایه پرتاب است فرود آید. [101] اما انتظار می رود آزمایش اولیه تقویت کننده بزرگ با پاهای فرود انجام شود.
فضاپیماهایی که برای فرود ایمن بر روی اجسام فرازمینی مانند ماه یا مریخ طراحی شده اند، بسته به ابزار فرودشان ، به عنوان فرودگر پا (مثلاً ماژول قمری آپولو ) یا فرودگر غلاف (مثلاً Mars Pathfinder ) شناخته می شوند. فرودگرهای غلاف طوری طراحی شده اند که در هر جهتی فرود بیایند و پس از آن ممکن است قبل از استراحت بپرند و غلت بزنند، در این زمان باید جهت گیری صحیح برای عملکرد به آنها داده شود. کل وسیله نقلیه در مواد خرد شونده یا کیسه های هوا برای ضربه ها محصور شده است و ممکن است دارای گلبرگ های باز شونده برای اصلاح آن باشد. [103]
ویژگی های فرود و حرکت روی سطح در ارابه فرود آزمایشگاه علوم مریخ ترکیب شد . [104]
برای فرود بر روی اجسام کم گرانش، ارابه فرود ممکن است شامل رانشگرهای نگهدارنده، لنگرهای هارپون و پیچهای بالشتک باشد، که همگی در طراحی کاوشگر دنبالهدار Philae برای اضافهکاری گنجانده شدهاند. [105]
با این حال، در مورد Philae ، هر دو هارپون و پیشران نگهدارنده شکست خوردند، و در نتیجه سفینه قبل از فرود برای همیشه در جهتی غیربهینه، پرش کرد. [106]
مزیت قابل توجه این هواپیما [Ar 232] ارابه فرود میدان ناهموار آن بود. با ارابه فرود در موقعیت فشرده، یازده جفت چرخ به همراه ارابه فرود اصلی با مسیر عریض (8.4 متر، 27 فوت 6 در مسیر چرخ ) و دماغه تعلیق اهرمی روی پایههای فنری مستقل در زیر بدنه نصب شدهاند. چرخ، به هواپیما قابلیت های میدان خشن برجسته ای داد.
در حین جمع شدن، چرخ دماغه باید 90 درجه بچرخد که با مکانیزمی در سر چنگال چرخ به دست آمد. در هنگام عقب نشینی، یک سطح فنری با قرقره که انحراف را به 60 درجه با استفاده از یک قلاب قفل کننده و توقف محدود می کرد، به داخل بدنه تا می خورد و پس از تماس با یک راهنما، 90 درجه می چرخید.
مزیت قابل توجه این هواپیما [Ar 232] ارابه فرود میدان ناهموار آن بود. با ارابه فرود در موقعیت فشرده، یازده جفت چرخ به همراه ارابه فرود اصلی با مسیر عریض (8.4 متر، 27 فوت 6 در مسیر چرخ ) و دماغه تعلیق اهرمی روی پایههای فنری مستقل در زیر بدنه نصب شدهاند. چرخ، این هواپیما را با قابلیتهای فوقالعاده میدانی ناهموار اعطا کرد.
ارابه فرود Ju 288 در طراحی خود بسیار نوآورانه بود. یک حامل Y شکل در ناسل موتور با بازوهای بالایی آن نصب شده بود. در انتهای پایین این حامل، پایه کمک فنر قرار داشت که به همین ترتیب لولایی بود. دو چرخ ترمز دوبل، با لاستیک های (متریک) 1015 در 380، بر روی محور متقاطع نصب شده بودند. در طول چرخه انقباض، یک پایه تاشو توسط یک جک هیدرولیک بلند شد. قسمت پایین پایه تاشو حامل Y را به سمت بالا می کشید. یک میله فشاری که به موازات حامل Y قرار گرفته بود، که از طریق آرایش اهرم و دنده کار می کرد، بر روی بخش چرخ دنده دیگری که روی پین لولای پایه اولئو نصب شده بود، عمل کرد و در حین کشیده شدن حامل Y به سمت بالا، آن را در اطراف آن چرخاند.
مسابقه فضایی در حال شعله ور شدن است و این نهادهای عظیمی مانند ناسا نیستند که در حال اجرا هستند. این دیدگاه قدیمی که پرواز فضایی انسان به قدری پیچیده، دشوار و پرهزینه است که فقط سازمانهای دولتی بزرگ میتوانند به انجام آن امیدوار باشند، توسط نسل جدیدی از خصوصیکنندگان فضایی پر زرق و برق که قصد دارند انسانها را برای اولین بار به خارج از مدار زمین بفرستند، رد میشود. زمان از سال 1972
مرحله اول فالکون 9 دارای پایه های فرود است که پس از جداسازی مرحله مستقر شده و امکان بازگشت نرم موشک به زمین را فراهم می کند. چهار پایه از فیبر کربن پیشرفته با لانه زنبوری آلومینیومی ساخته شده است. آنها به طور متقارن در اطراف پایه موشک قرار می گیرند، آنها در امتداد کنار وسیله نقلیه در هنگام بلند شدن قرار می گیرند و بعداً برای فرود به سمت بیرون و پایین کشیده می شوند.
هسته مرکزی مرحله اول فالکون هوی و بوسترها هر کدام پایه های فرود را حمل می کنند که پس از برخاستن هر هسته با خیال راحت روی زمین فرود می آیند. پس از جدا شدن بوسترهای جانبی، موتور مرکزی در هر یک می سوزد تا مسیر تقویت کننده به طور ایمن از موشک دور شود. سپس پاها هنگامی که تقویت کننده ها به زمین برمی گردند مستقر می شوند و هر کدام به آرامی روی زمین فرود می آیند. هسته مرکزی تا مرحله جدایی به شلیک ادامه خواهد داد، پس از آن پاهای آن مستقر شده و دوباره آن را روی زمین فرود خواهند آورد. پایه های فرود از فیبر کربن پیشرفته با لانه زنبوری آلومینیومی ساخته شده است. چهار پا در امتداد دو طرف هر هسته در هنگام بلند شدن قرار می گیرند و بعداً برای فرود به سمت بیرون و پایین کشیده می شوند.
F9R (تلفظ F-niner) یک پای کوچک را نشان می دهد. طراحی یک پیستون تو در تو و تلسکوپی با قاب ... هلیوم فشار بالا. باید فوق العاده سبک باشد
پرواز 17 آوریل F9R Dev 1 که کمتر از 1 دقیقه به طول انجامید، اولین آزمایش فرود عمودی مرحله اول فالکون 9 v1.1 قابل بازیابی بود، در حالی که پرواز باری 18 آوریل به ایستگاه فضایی بین المللی اولین فرصت برای SpaceX بود. برای ارزیابی طراحی پایه های فرود تاشو و رانشگرهای ارتقا یافته که صحنه را در هنگام فرود اولیه آن کنترل می کنند.
تعویض کامل سیستم های ارابه فرود