ZASTOSOWANIE AERODYNAMIKI
DO OKREŚLONYCH PROBLEMÓW LECENIA
HAMUJĄCY OSIĄGI (wydajność)
Dla większości konfiguracji samolotu
i stany dróg startowych, hamulce samolotu
zaopatrz najpotężniejsze środki zmniejszenia szybkości. Kiedy określone techniki hamowania
jest wymagany dla określonych sytuacji, tam
są różne zasady, które są wspólne
do wszystkich warunków.
Stałe tarcie jest oporem do względnego
ruch dwóch powierzchni w kontakcie. Kiedy
względny ruch istnieje między powierzchniami,
opór do względnego ruchu jest określony
"kinetyczny" albo "ślizgając" tarcie; kiedy żaden
względny ruch istnieje między powierzchniami,
opór do zagrażania względnej chwili -
tion jest określony "statycznym" tarciem. Chwilka
przerwy z nawierzchnią w kontakcie są
zdolny, by parzyć się całkiem dokładnie kiedy względny
ruch zagraża raczej niż istnieje, tak statyczny
tarcie ogólnie przewyższy tart ślizgania.
Wielkość siły tarcia pośrodku
dwie powierzchnie będą zależały w dużej mierze na
typy powierzchni w kontakcie i wielkości
siły naciskającej powierzchnie razem. A
dogodna metoda opowiadania tarcia
charactcrsitics powierzchni w kontakcie jest
proporcja siły tarcia do normalnego
(albo prostopadły) siła naciskająca powierzchnie
razem. Ta proporcja definiuje współ. tarcia, ^.
gdzie
^ == współczynnik tarcia (mu)
F = siła tarcia, Ibs.
N == normalny siła, Ibs.
Współczynnik opon tarcia na drodze startowej
powierzchnia jest funkcją wiele czynników. Droga startowa
warunek powierzchni, kompozycja gumy, chód,
ciśnienie napompowania, strzyżenie tarcia powierzchni
nacisk, względna szybkość poślizgnięcia się, etc., zupełnie są czynniki
który oddziałuje na współczynnik tarcia. Kiedy
opona toczy się wzdłuż drogi startowej
użycie hamulców, siły tarcia wynikającej jest
prosty toczący się opór. Współczynnik z
tarcie krajobrazu pagórkowatego jest przybliżonej wielkości
0.015 do 0.030 dla suchej, twardej powierzchni drogi startowej.
Stosowanie hamulców dostarcza moment obrotowy
do koła, które skłania się, by opóźniać listę kolejności koła -
tion. Jednakże, początkowa aplikacja z
hamulce tworzy hamujący moment obrotowy ale początkowy
opóźnianie momentu obrotowego jest zachowany równowagę przez wzrost w
siła tarcia , która produkuje kierowanie albo
tocząc moment obrotowy. Oczywiście , kiedy hamowanie
moment obrotowy jest równy z toczącym się momentem obrotowym, koło
doświadczenia żadne przyspieszenie w rotacji i
równowaga stałej prędkości obrotowej jest
utrzymał. W ten sposób, aplikacja hamulca
rozwija opóźniający moment obrotowy i powoduje
wzrost w sile tarcia między oponą i
powierzchnia drogi startowej. Wspólny problem brak -
technika ing jest aplikacją nadmiernego hamulca
ciśnienie, które tworzy hamujący moment obrotowy większy
niż maksymalny możliwy toczący się moment obrotowy.
W tym przypadku, koło gubi prędkość obrotową
i zmniejsza prędkość, aż koło jest stacjonarne
i skutek jest zamkniętym kołem z oponą
podlegający powierzchni pełnemu warunkowi poślizgnięcia się.
Relacja siły tarcia, normalnej
siła, hamując moment obrotowy i toczący się moment obrotowy jest
zilustrował w liczbie 6.11.
Skutek szybkości ubierać współczynnik
tarcia jest zilustrowany przez wykres liczby .
6.11. Warunki zera poślizgnięcie się koresponduje
do toczącego się koła bez aplikacji hamulca
kiedy warunek pełnego, 100 poślizgnięcia się procentu
odpowiada zamkniętemu kołu gdzie
prędkość względna między powierzchnią opony i
droga startowa równa się faktycznej szybkości. Z
aplikacja hamulców, współczynnika z
wzrosty tarcia ale ponosi małego ale meas -
urable oczywiste poślizgnięcie się. Nieustanny wzrost w
współczynnik tarcia jest otrzymany do jakiegoś maksimum -
imum jest osiągnięty wtedy spada jako poślizgnięcie się
wzrosty i zbliżając się do 100 poślizgnięcia się procentu
warunek. Właciwie, wartość szczytowa co -
skuteczny tarcia zdarza się w początkowej płozie
warunek i względne poślizgnięcie się oczywiste w tym
punkt składa się w pierwszym rzędzie elastycznego strzyżenia
odchylenie struktury opony.
Kiedy powierzchnia drogi startowej jest sucha, szczotka skończyła beton, maksymalną wartość dla
współczynnik tarcia dla większość opon samolotu jest
na rzędzie 0.6 do 0.8. Wiele czynników może
decydują się małe różnice w tej wartości szczytowej
współczynnika tarcia dla suchych zewnętrznych warunków.
Na przykład , miękka kompozycja gumy gumy
może rozwinąć bardzo wysoką wartość współczynnika z
tarcie ale tylko dla wartości dolnych powierzchni
nacisk strzyżenia. W wysokich wartościach powierzchni
nacisk strzyżenia, miękka guma gumy będzie strzygła
albo wyszoruj zanim wysokie wartości współczynnika tarcia są rozwinięte. Wyższa siła
mieszaniny użyły w produkcji samolotu
opony produkują większy opór do ścinania powierzchni
i szorowanie ale twardsza guma ma niższy
wrodzony współczynnik tarcia. Od wysokiego
osiągi na samolotu nie nie stanie się luksusu
nadmiernej wagi opony albo wielkości, większości
samolotu opony będą stosunkowo twardych
guma i będą działali w albo blisko były zaliczonym
ładowności . Jako skutek, będzie
mała różnica między wartościami szczytowymi z
współczynnik tarcia dla suchej, twardej powierzchni
droga startowa dla większości opon samolotu.
Jeśli wysoka przyczepność na suchych powierzchniach byli
tylko rozważanie w projektowaniu opon,
skutek byłby miękki gumowy męczyć się ekstremalnego
prześwit utworzyć duży odcisk stopy i zmniejszyć się
naciski strzyżenia powierzchni, e.g., kierując opony
pociągnij wyścigowca. Jednakże, taka opona ma dużo
inne cechy, które są niepożądane
takie jak wysokie toczące się tarcie, duża wielkość, biedna
cechy siły strony, etc.
Kiedy droga startowa ma wodę albo lód
powierzchnia, maksymalna wartość dla współczynnika
tarcia jest zmniejszony znacznie pod wartością
panował dla suchego warunku drogi startowej. Kiedy
woda jest na powierzchni, projektowanie chodu staje się z większym znaczeniem, by utrzymać kontakt między gumą i drogą startową i
powstrzymaj film wody od smarowania
powierzchnie. Kiedy deszcz jest światłem, szczy
wartość dla tarcia współczynnik jest na rozkazie z
0.5. Z ciężkim deszczem to jest prawdopodobniejsze
ta dostateczna woda stanie się utworzyć płyn
film między oponą i drogą startową. W tym
przypadek, szczytowy współczynnik tarcia rzadko
przewyższa 0.3. W jakichś ekstremalnych warunkach,
opona może po prostu samolot wzdłuż wody
kontakt drogi startowej i współczynnika z
tarcie jest niskie niż 0.3. Gładki,
lód przezroczysty na drodze startowej spowoduje niezmiernie
wartości dolne dla współczynnika tarcia. W
taki warunek, wartość szczytowa dla współczynnika tarcia może być na rozkazie 0.2
albo 0.15.
Zauważ, że natychmiast po początkowym
hamujący warunek współczynnik tarcia
spadki z powiększoną szybkością poślizgnięcia się, specjalnie
dla mokrych albo lodowatych warunków drogi startowej. W ten sposób,
raz zahamuj zaczyna się, redukcja w sile tarcia
i toczący się moment obrotowy musi zostać spotkany z redukcją w hamowaniu momentu obrotowego, inaczej koło
zmniejszą prędkość i zamkną. To jest ważne
czynnik, by rozważyć w hamowaniu techniki ponieważ
hamująca powierzchnia opony na zamkniętym kole
produkuje znacznie mniej opóźnianie siły niż
kiedy w początkowym warunku płozy którym
powoduje szczytowy współczynnik tarcia. Jeśli
zamki koła od nadmiernego hamowania, poślizgnięcia się
powierzchnia opony produkuje mniej niż maksimum
opóźniając siłę i opony stają się stosunkowo
niezdolny rozwijania jakiejś znaczącej strony
siła. Droga zatrzymania powiększą się i to może
bądź trudny - jeśli nie niemożliwy - skontrolować
samolot kiedy pełne poślizgnięcie się jest rozwinięte. W dodatku , w wysokich toczących się szybkościach na suchej zewnętrznej drodze startowej, natychmiastowy problem hamującej opony nie jest niekoniecznie strata opóźniania siły ale bliskość defektu opony. The
pilot musi ubezpieczyć się, że aplikacja hamulców
nie produkują jakiegoś nadmiernego hamującego momentu obrotowego
który większy niż jest maksymalnym krajobrazem pagórkowatym
moment obrotowy i szczególna troska muszą zostać wzięty kiedy
warunki drogi startowej produkują wartości dolne z
współczynnik tarcia i kiedy normalny siła
na hamujących powierzchniach jest mały. Kiedy to jest
trudny, by spostrzegać albo odróżniać hamować
warunek, wartość antiskid albo automatyczny układ hamulcowy będzie doceniony.
APPLICATION OF AERODYNAMICS
TO SPECIFIC PROBLEMS OF FLYING
BRAKING PERFORMANCE
For the majority of airplane configurations
and runways conditions, the airplane brakes
furnish the most powerful means of deceler-
ation. While specific techniques of braking
are required for specific situations, there
are various fundamentals which are common
to all conditions.
Solid friction is the resistance to relative
motion of two surfaces in contact. When
relative motion exists between the surfaces,
the resistance to relative motion is termed
"kinetic" or "sliding" friction; when no
relative motion exists between the surfaces,
the resistance to the impending relative mo-
tion is termed "static" friction. The minute
discontinuities of the surfaces in contact are
able to mate quite closely when relative
motion impends rather than exists, so static
friction will generally exceed kinetic friction.
The magnitude of the friction force between
two surfaces will depend in great part on the
types of surfaces in contact and the magnitude
of force pressing the surfaces together. A
convenient method of relating the friction
charactcrsitics of surfaces in contact is a
proportion of the friction force to the normal
(or perpendicular) force pressing the surfaces
together. This proportion defines the coeffi-
cient of friction, ^.
^F/N
where
^ == coefficient of friction (mu)
F= friction force, Ibs.
N== normal force, Ibs.
The coefficient of friction of tires on a runway
surface is a function of many factors. Runway
surface condition, rubber composition, tread,
inflation pressure, surface friction shearing
stress, relative slip speed, etc., all are factors
which affect the coefficient of friction. When
the tire is rolling along the runway without
the use of brakes, the friction force resulting is
simple rolling resistance. The coefficient of
rolling friction is of an approximate magnitude
of 0.015 to 0.030 for dry, hard runway surface.
The application of brakes supplies a torque
to the wheel which tends to retard wheel rota-
tion. However, the initial application of
brakes creates a braking torque but the initial
retarding torque is balanced by the increase in
friction force which produces a driving or
rolling torque. Of course, when the braking
torque is equal to the rolling torque, the wheel
experiences no acceleration in rotation and the
equilibrium of a constant rotational speed is
maintained. Thus, the application of brake
develops a retarding torque and causes an
increase in friction force between the tire and
runway surface. A common problem of brak-
ing technique is application of excessive brake
pressure which creates a braking torque greater
than the maximum possible rolling torque.
In this case, the wheel loses rotational speed
and decelerates until the wheel is stationary
and the result is a locked wheel with the tire
surface subject to a full slip condition.
The relationship of friction force, normal
force, braking torque, and rolling torque is
illustrated in figure 6.11.
The effect of slip velocity on the coefficient
of friction is illustrated by the graph of figure .
6.11. The conditions of zero slip corresponds
to the rolling wheel without brake application
while the condition of full, 100 percent slip
corresponds to the locked wheel where the
relative velocity between the tire surface and
the runway equals the actual velocity. With
the application of brakes, the coefficient of
friction increases but incurs a small but meas-
urable apparent slip. Continued increase in
friction coefficient is obtained until some max-
imum is achieved then decreases as the slip
increases and approaching the 100 percent slip
condition. Actually, the peak value of co-
efficient of friction occurs at an incipient skid
condition and the relative slip apparent at this
point consists primarily of elastic shearing
deflection of the tire structure.
When the runway surface is dry, brush-
finished concrete, the maximum value for the
coefficient of friction for most aircraft tires is
on the order of 0.6 to 0.8. Many factors can
determine small differences in this peak value
of friction coefficient for dry surface conditions.
For example, a soft gum rubber composition
can develop a very high value of coefficient of
friction but only for low values of surface
shearing stress. At high values of surface
shearing stress, the soft gum rubber will shear
or scrub off before high values of friction co-
efficient are developed. The higher strength
compounds used in the production of aircraft
tires produce greater resistance to surface shear
and scrubbing but the harder rubber has lower
intrinsic friction coefficient. Since the high
performance airplane cannot afford the luxury
of excessive tire weight or size, the majority
of airplane tires will be of relatively hard
rubber and will operate at or near the rated
load capacities. As a result, there will be
little difference between the peak values of
friction coefficient for the dry, hard surface
runway for the majority of aircraft tires.
If high traction on dry surfaces were the
only consideration in the design of tires, the
result would be a soft rubber tire of extreme
width to create a large footprint and reduce
surface shearing stresses, e.g., driving tires on
a drag racer. However, such a tire has many
other characteristics which are undesirable
such as high rolling friction, large size, poor
side force characteristics, etc.
When the runway has water or ice on the
surface, the maximum value for the coefficient
of friction is reduced greatly below the value
obtained for the dry runway condition. When
water is on the surface, the tread design be-
comes of greater importance to maintain con-
tact between the rubber and the runway and
prevent a film of water from lubricating the
surfaces. When the rainfall is light, the peak
value for friction coefficient is on the order of
0.5. With heavy rainfall it is more likely
that sufficient water will stand to form a liquid
film between the tire and the runway. In this
case, the peak coefficient of friction rarely
exceeds 0.3. In some extreme conditions, the
tire may simply plane along the water without
contact of the runway and the coefficient of
friction is much lower than 0.3. Smooth,
clear ice on the runway will cause extremely
low values for the coefficient of friction. In
such a condition, the peak value for the co-
efficient of friction may be on the order of 0.2
or 0.15.
Note that immediately past the incipient
skidding condition the coefficient of friction
decreases with increased slip speed, especially
for the wet or icy runway conditions. Thus,
once skid begins, a reduction in friction force
and rolling torque must be met with a reduc-
tion in braking torque, otherwise the wheel
will decelerate and lock. This is an important
factor to consider in braking technique because
the skidding tire surface on the locked wheel
produces considerably less retarding force than
when at the incipient skid condition which
causes the peak coefficient of friction. If the
wheel locks from excessive braking, the sliding
tire surface produces less than the maximum
retarding force and the tires become relatively
incapable of developing any significant side
force. Stop distance will increase and it may
be difficult—if not impossible—to control the
airplane when full slip is developed. In addi-
tion, at high rolling velocities on the dry sur-
face runway, the immediate problem of a skid-
ding tire is not necessarily the loss of retard-
ing force but the imminence of tire failure. The
pilot must insure that the application of brakes
does not produce some excessive braking torque
which is greater than the maximum rolling
torque and particular care must be taken when
the runway conditions produce low values of
friction coefficient and when the normal force
on the braking surfaces is small. When it is
difficult to perceive or distinguish a skidding
condition, the value of an antiskid or auto-
matic braking system will be appreciated.