1.4.2.1. Жидкостно-газовый амортизатор

Основными элементами жидкостно-газового амортизатора являются цилиндр 1, поступательно перемещающийся в нем шток 2, плунжер 3, профилированная игла 4, клапан торможения 6, пакет уплотнений 7, обеспечивающий герметизацию внутреннего объема амортизатора. Шток опирается на цилиндр бронзовыми буксами. Верхняя букса 5 связана со штоком и перемещается вместе с ним, а нижняя закреплена неподвижно в нижней части цилиндра. Амортизатор через специальные клапаны заливается до определенного уровня жидкостью и заряжается сжатым азотом до начального давления ро.


 Kb

При действии сжимающих нагрузок шток входит в цилиндр, объем газовой камеры уменьшается, а давление в ней и нагрузка на штоке возрастают. Жидкость из нижней полости штока перетекает в верхнюю полость цилиндра через кольцевую щель между иглой и плунжером, испытывая при этом большое сопротивление. Далее жидкость через отверстия в буксе 5 проходит в кольцевую полость между штоком и цилиндром. Кольцевой клапан 6 при этом опускается вниз и открывает свободный проход для жидкости. Приложенная к штоку сила Р на прямом ходе затрачивается на сжатие газа Рг, преодоление сил сопротивления перетеканию жидкости Рж, сил трения в буксах и уплотнениях Рт и сил инерции Рин движущихся со штоком элементов.

Рп.х. = Рг + Рж + Рт + Рин.

Работа сил инерции невелика и ими можно пренебречь.

 Kb

На рисунке показан характер изменения перечисленных сил в зависимости от перемещения штока d при обжатии амортизатора.
Давление газа и сила Рг определяются политропой с показателем к = 1,1 - 1, 2. Рго - сила, создаваемая давлением начальной зарядки амортизатора. Сила сопротивления перетеканию жидкости прямо пропорциональна квадрату отношения скорости штока к площади проходных отверстий для жидкости.
Заштрихованные на этом рисунке площади показывают величины энергии, поглощенной каждой из перечисленных сил.
Полная работа, поглощенная амортизатором, равна сумме А = Аг + Аж + Ат.
Ее можно выразить через максимальные усилие Рmax и перемещение штока dmax
 Kb
Работа сил трения и жидкости превращается в теплоту и рассеивается, а работа, затраченная на сжатие газа, аккумулируется и возвращается самолету на обратном ходе. При обратном ходе штока, который происходит с меньшей скоростью, жидкость перетекает в обратном направлении. Кольцевой клапан поднимается жидкостью вверх и резко уменьшает площадь проходных отверстий в буксе 5 , что обеспечивает рассеивание энергии на обратном ходе. Изменение усилия Рг на обратном ходе происходит по той же самой политропе, что и на прямом ходе. Силы трения и сопротивления жидкости вычитаются из усилий, создаваемых газом Р = Рг - Рж - Рт.
Работа сил трения и сопротивления жидкости и на обратном ходе переходит в тепловую и рассеивается.


 Kb

На диаграмме работы амортизатора площадь между кривыми прямого и обратного хода показывает полную рассеянную амортизатором работу DА = А1 - А2 (петля гистерезиса). У современных амортизаторов полная рассеянная работа составляет 50 - 60 % от поглощенной на прямом ходе энергии А1.
Полная поглащенная энергия удара при посадке Адеф при опускании центра масс самолета на величину Нэ за счет деформаций амортизатора, пневматиков колес и конструкции определит максимальную нагрузку на колеса SРкэ.
При грубой посадке с повышенными вертикальными скоростями сопротивление жидкости резко возрастает, что приводит к увеличению расчетных нагрузок на амортизаторе - появлению пиковых перегрузок (f). Для устранения этого недостатка были разработаны двухкамерные жидкостно-газовые амортизаторы.