" Σύστημα Προσγείωσης Αεροσκαφών "

Άν θέλαμε να δώσουμε έναν σύντομο ορισμό, στο τι είναι το σύστημα προσγείωσης ενός αεροσκάφους, τότε θα λέγαμε πως ουσιαστικά είναι μια μηχανική διάταξη που λειτουργεί μέσω ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συστημάτων -στα αεροσκάφη με ανασυρόμενα σκέλη- η οποία εξασφαλίζει στο αεροσκάφος μια ασφαλή προσγείωση. Βέβαια πρέπει να τονίσουμε πως πέραν της χρησιμότητάς του στη φάση της προσγείωσης, το σύστημα προσγείωσης χρησιμεύει τόσο στην απογείωση όσο και στην συγκράτηση του αεροσκάφους σε ένα συγκεκριμένο χώρο, όπως για παράδειγμα στο υπόστεγο συντήρησης. Φανταστείται πως θα μπορούσε να συμβεί η απογείωση ή η συντήρηση ενός αεροσκάφους αν δεν υπήρχε σύστημα προσγείωσης !
(για λόγους συντομίας, στο άρθρο θα αναφέρουμε το σύστημα προσγείωσης ως Σ/Π)

Ποιά είναι η κύρια αποστολή του Σ/Π ;
1) Απορρόφηση της κρουστικής ενέργειας του αεροσκάφους κατά την προσγείωση και έτσι αποτροπή αυτής να φτάσει στη δομή του αεροσκάφους και να την επηρεάσει.
2) Απορρόφηση της κινητικής ενέργειας του αεροσκάφους απο το σύστημα πέδησης, που είναι εγκατεστημένο πάνω στο Σ/Π, μετατρεπόμενη σε θερμική λόγω τριβής.
3) Πηδαλιούχηση του αεροσκάφους στη φάση της προσγείωσης και της τροχοδρόμησης.
4) Παρεμπόδιση και αποφυγή ολίσθησης των ελαστικών του αεροσκάφους. Πώς γίνεται αυτό; ... μέσω του συστήματος αντιολίσθησης που: i) ελέγχει τη πίεση πέδησης, ii) διασφαλίζει τη περιοδική περιστροφή των τροχών, iii) αποτρέπει τη παρατεταμένη πέδηση, iv) βελτιώνει την απόδοση του συστήματος πέδησης και v) μειώνει τη φθορά των ελαστικών.
5) Στήριξη του αεροσκάφους στο έδαφος κατά τη στάθμευση, τη ρυμούλκηση και την τροχοδρόμησή του.

- Έχουν όμως όλα τα αεροσκάφη Σ/Π ; Η απάντηση είναι σαφώς όχι! Για παράδειγμα τα υδροπλάνα δεν έχουν Σ/Π και προσ/ή απο- θαλασσώνονται μέσω της ατράκτου που έχει σχήμα καρίνας πλοίου. Απο την άλλη τα αμφίβια αεροσκάφη έχουν τη δυνατότητα τόσο να προσγειώνονται και να απογειώνονται στο έδαφος μέσω Σ/Π, αλλά και να προσ/ή απο- θαλασσώνονται μέσω της ατράκτου. Κλασσικό παράδειγμα αμφίβιου αεροσκάφους είναι το Canadair CL-415. Τόσο τα υδροπλάνα όσο και τα αμφίβια έχουν τοποθετημένους τους κινητήρες ψηλά, είτε πάνω στη ράχη της ατράκτου είτε πάνω στις πτέρυγες, επίσης είναι υψηλοπτέρυγα και πολλές φορές εφοδιάζονται είτε με πέδιλα είτε με πλωτήρες στα ακροπτερύγια.

Παρακάτω βλέπουμε ένα C-130 με "πέδιλα σκί"
C-130
- Το Σ/Π είναι απο τα συστήματα του αεροσκάφους με τη μεγαλύτερη καταπόνηση.

" Τύποι Συστημάτων Προσγείωσης "


Τα Σ/Π με βάση τη δυνατότητα ανάσυρσης ή όχι διακρίνονται σε:

i) σταθερά/μη ανασυρόμενα σκέλη: είναι μόνιμα εκτεταμένα σε όλες τις φάσεις πτήσης ενός αεροσκάφους. Πλεονεκτούν στο οτι έχουν μειωμένο κόστος κατασκευής και εγκατάστασης καθώς και ευκολία συντήρησης. Μειονεκτούν στο οτι αυξάνουν την ολική οπισθέλκουσα του αεροσκάφους στη διάρκεια μιας πτήσης, το οποίο επιλύεται ως ένα ποσοστό με τη χρήση αεροδυναμικών καλυμμάτων διαμορφωμένης αεροδυναμικά διατομής. Έχουν χρήση κυρίως στα ελαφρά πολιτικά αεροσκάφη.














(ΣΗΜΕΙΩΣΗ: τα αεροδυναμικά καλύμματα στους τροχούς χρησιμοποιούνται κυρίως απο αεροσκάφη ακροβατικών επιδείξεων)

ii) ανασυρόμενα σκέλη: τα σκέλη αυτά αμέσως μετά την απογείωση αναδιπλώνονται, ανασύρονται και φωλιάζουν σε υποδοχές που βρίσκονται είτε στην άτρακτο, είτε στις πτέρυγες, είτε στα ατρακτίδια των κινητήρων, μειώνοντας με το τρόπο αυτό την οπισθέλκουσα κατά τη διάρκεια της πτήσης. Έχουν αυξημένο βάρος κατασκευής και είναι πιο πολύπλοκα τόσο στην εγκατάσταση όσο και στη συντήρηση σε σχέση με τα σταθερά. Έχουν χρήση κυρίως στα περισσότερα σύγχρονα αεροσκάφη καθώς και στα αεροσκάφη με αυξημένες επιδόσεις.

Τα Σ/Π με βάση τη διάταξη και τη θέση τους στο αεροσκάφος διακρίνονται σε:

i) τρίκυκλο Σ/Π με ριναίο τροχό: τα 2 κύρια σκέλη είναι εγκατεστημένα πίσω απο το κέντρο βάρους του αεροσκάφους και το ριναίο σκέλος μπροστά απο το κέντρο βάρος. Βασικό πλεονέκτημα αυτού είναι οτι διασφαλίζει στο αεροσκάφος ευστάθεια στο έδαφος και δυνατότητα προσγείωσης με μεγάλη κλίση προς το διάδρομο. Η διάταξη αυτή χρησιμοποιείται κυρίως στα περισσότερα σύγχρονα μεσαία και μεγάλα αεροσκάφη.

Πλεονεκτήματα του τρίκυκλου Σ/Π με ριναίο τροχό:
1) επιτρέπει πλήρη πέδηση αποτρέποντας την ανατροπή του αεροσκάφους
2) διασφαλίζει ευκολότερη φόρτωση και εκφόρτωση του αεροσκάφους
3) διασφαλίζει πολύ καλή ορατότητα στον πιλότο κατά την τροχοδρόμηση
4) στην αρχική φάση της απογείωσης το αεροσκάφος έχει μειωμένη οπισθέλκουσα

Μειονεκτήματα του τρίκυκλου Σ/Π με ριναίο τροχό:
1) πιθανή απαίτηση δομικής ενίσχυσης των βάσεων στήριξης του κύριου Σ/Π
2) δυσχέρεια εξεύρεσης χώρου αποθήκευσης ανασυρόμενου ριναίου σκέλους
3) αυξημένα φορτία στο ριναίο σκέλος στην συνεχή πέδηση (20 έως 30 % του ολικού βάρους του αεροσκάφους) με συνέπεια το βάρος του να είναι αυξημένο συγκριτικά με το αντίστοιχο ουραίο σκέλος
4) αυξημένη οπισθέλκουσα ριναίου σκέλους και μειωμένη αναλογία L/D αεροσκάφους με συνέπεια την εγκατάσταση ανασυρόμενου ριναίου σκέλους

(ΣΗΜΕΙΩΣΗ: για αποφυγή πρόσκρουσης του ουραίου στο έδαφος, η γωνία της κατακόρυφου απο τον τροχό και της ευθείας που συνδέει τον τροχό με το κέντρο βάρους του αεροσκάφους, πρέπει να είναι μεγαλύτερη απο τη γωνία ανατροπής ή μεγαλύτερη απο 15 μοίρες. Στα αεροσκάφη των αεροπλανοφόρων η γωνία αυτή υπερβαίνει τις 25 μοίρες για αποφυγή ανατροπής του αεροσκάφους προς τα πίσω στη φάση της απογείωσης και προσγείωσης σε υψηλή κυμάτωση θαλάσσης).


Παραδείγματα αεροσκαφών τρίκυκλου Σ/Π με ριναίο τροχό
F/A-18E
Concorde





















F-16



































~ Γενικά το τρίκυκλο σύστημα προσγείωσης με ριναίο τροχό διασφαλίζει βέλτιστη αποτελεσματικότητα πέδησης και απλούς ελιγμούς στη φάση της προσγείωσης. Τα κύρια σκέλη συνήθως πακτώνονται στην άτρακτο αλλά και στις πτέρυγες. Το ριναίο σκέλος είναι εγκατεστημένο στο επίπεδο συμμετρίας στη περιοχή του ρύγχους ~

 ii) τρίκυκλο Σ/Π με ουραίο τροχό: η διάταξη αυτή έχει 2 κύρια σκέλη μπροστά απο το κέντρο βάρους του αεροσκάφους και έναν βοηθητικό τροχό στο ουραίο. Ο βοηθητικός αυτός τροχός, ονομάζεται και συμβατικός επειδή χρησιμοποιήθηκε κατά κόρον στα πρώτα αεροσκάφη παραγωγής. Παρόλο που σαν σύστημα θεωρείται απαρχαιωμένο, τα περισσότερα ελαφρά αεροσκάφη ακόμη και σήμερα χρησιμοποιούν αυτό το σύστημα.

 Πλεονεκτήματα του τρίκυκλου Σ/Π με ουραίο τροχό:
1) ο ουραίος τροχός είναι μικρός, ελαφρύς και απλός στη σχεδίαση
2) κατά την πέδηση το αεροσκάφος τείνει να κατεβάσει κεφαλή αυξάνοντας έτσι την αναπτυσσόμενη στα κύρια σκέλη κάθετη αντίδραση του εδάφους με συνέπεια την αύξηση της τριβής και τη μείωση της πιθανότητας ανατροπής του αεροσκάφους
3) δεν απαιτείται τοπική ενίσχυση της βάσης στήριξης του ουραίου σκέλους
4) απλή ποσαρμογή των κύριων σκελών στις πτέρυγες
5) διασφαλίζει αυξημένη απόσταση κινητήρα και έλικας απο το έδαφος
6) το ουραίο σκέλος έχει μειωμένη οπισθέλκουσα σε σχέση με το ριναίο

 Μειονεκτήματα του τρίκυκλου Σ/Π με ουραίο τροχό:
1) στη περίπτωση απότομης και δυνατής πέδησης υπάρχει περίπτωση ανατροπής του αεροσκάφους προς τα εμπρός
2) η δύναμη που αναπτύσσεται κατά την πέδηση στους κύριους τροχούς ασκείται μπροστά απο το κέντρο βάρους του αεροσκάφους και επενεργεί αποσταθεροποιητικά όταν το αεροσκάφος κινείται με γωνία εκτροπής σχετικά προς το ρύγχος του
3) αναπηδήσεις του αεροσκάφους σε προσγειώσεις με τα κύρια σκέλη
4) δυσχέρεια τροχοδρόμησης σε ισχυρό άνεμο εξαιτίας της μεγάλης κλίσης των πτερυγίων
5) δυσχερής φόρτωση και εκφόρτωση του αεροσκάφους
6) περιορισμένη ορατότητα του πιλότου λόγω αυξημένης κλίσης της ατράκτου
7) αυξημένη οπισθέλκουσα αεροσκάφους στην αρχική φάση απογείωσης και αναρρίχησης μέχρι την οριζοντίωση του ουραίου

 Παράδειγμα αεροσκάφους με τρίκυκλο Σ/Π με ουραίο τροχό
Extra 330SC
 iii) δίκυκλο Σ/Π: οι κύριοι τροχοί είναι τοποθετημένοι στο επίπεδο συμμετρίας του αεροσκάφους και οι βοηθητικοί κάτω απο τις πτέρυγες. Τα κύρια σκέλη έχουν διπλούς τροχούς και τα βοηθητικά σκέλη παρέχουν πρόσθετη ευστάθεια κατά την τροχοδρόμηση. Όλοι οι τροχοί διαθέτουν σύστημα πέδησης, ενώ ο ριναίος τροχός διαθέτει και σύστημα πηδαλιούχησης. Σαν διάταξη χρησιμοποιείται σε αεροσκάφη με μειωμένο μήκος ατράκτου και μεγάλο λόγο διατάματος και το κέντρο βάρους οφείλει να είναι λίγο πίσω απο το μέσο της απόστασης των σκελών.

Πλεονεκτήματα του δίκυκλου Σ/Π:
1) διασφάλιση μεγάλου διαθέσιμου χώρου στη περιοχή του κέντρου βάρους του αεροσκάφους. Στα βομβαρδιστικά αεροσκάφη και στα αεροσκάφη κάθετης απογείωσης τα ωφέλιμα φορτία και ο κινητήρας τοποθετούνται στη περιοχή του κέντρου βάρους.
2) μείωση βάρους και οπισθέλκουσας σε σχέση με το τρίκυκλο Σ/Π
3) αποθήκευση των κύριων σκελών στην άτρακτο χωρίς διακοπή δομής της πτέρυγας

Μειονεκτήματα του δίκυκλου Σ/Π:
1) τα βοηθητικά πλευρικά σκέλη αυξάνουν το βάρος του αεροσκάφους κατά 1% περίπου
2) απαιτείται πολύ ακριβής έλεγχος της στάσης προσέγγισης του αεροσκάφους για αποφυγή υπερφόρτισης τόσο των κύριων -λόγω της μεγάλης απόστασης του κύριου ουραίου σκέλους απο το κέντρο βάρος του αεροσκάφους- όσο και των βοηθητικών σκελών
3) σε περίπτωση προσγείωσης με ανορθωμένη κεφαλή, η ροπή πρόνευσης της δύναμης του οπίσθιου σκέλους προς το κέντρο βάρους, δημιουργεί κρουστική δύναμη στο ριναίο σκέλος με συνέπεια την αναπήδηση του αεροσκάφους
4) απαιτείται αυξημένη ροπή πρόνευσης απο τα πηδάλια ανόδου-καθόδου κατά την απογείωση και εγκατάσταση ενισχυμένου οριζόντιου πτερώματος
5) στην απογείωση απαιτείται αυξημένη άντωση με μικρή γωνία προσβολής λόγω της περίπου επίπεδης στάσης του αεροσκάφους ως επακόλουθο της αυξημένης απόστασης του οπίσθιου κύριου σκέλους  πίσω απο το κέντρο βάρους του αεροσκάφους

  Παραδείγματα αεροσκαφών με δίκυκλο Σ/Π
Harrier















Boeing B-47 Stratojet












iv) τετράκυκλο Σ/Π: είναι παρόμοιο με το δίκυκλο με τη διαφορά οτι τα 4 σκέλη του είναι εγκατεστημένα στην άτρακτο συμμετρικά προς το διαμήκη άξονα του αεροσκάφους. Χρησιμοποιήθηκε σε ελάχιστα αεροσκάφη, αφού το βασικό του μειονέκτημα είναι οτι αεροσκάφος με τετράκυκλο Σ/Π  πρέπει να προσγειώνεται και να απογειώνεται σχεδόν οριζόντια. Σαν διάταξη είναι κατάλληλη για βαριά και ογκώδη βομβαρδιστικά και μεταγωγικά αεροσκάφη, στα οποία απαιτείται  μικρή απόσταση του δαπέδου του αεροσκάφους απο το έδαφος. Τα κύρια σκέλη έχουν τουλάχιστον 2 τροχούς και όλοι οι τροχοί των κύριων σκελών φέρουν σύστημα πέδησης. Τα εμπρόσθια κύρια σκέλη φέρουν διάταξη συγχρονισμένης  πηδαλιούχησης. Αντίθετα τα βοηθητικά σκέλη δεν έχουν ούτε σύστημα πέδησης ούτε πηδαλιούχησης. Γενικά, τα σκέλη του τετράκυκλου Σ/Π  είναι συνήθως ανασυρόμενα. Τα κύρια σκέλη μετά την ανάσυρση αποθηκεύονται σε ειδικές υποδοχές στην άτρακτο και τα βοηθητικά σε αντίστοιχες υποδοχές στην πτέρυγα.

Παράδειγμα αεροσκάφους με τετράκυκλο Σ/Π 
Boeing B-52
 v) Σ/Π με κύριο μονό σκέλος: είναι μια υποκατηγορία του δίκυκλου Σ/Π. Αποτελείται απο ένα μεγάλο κύριο σκέλος και ένα μικρό βοηθητικό ουραίο σκέλος που είναι τοποθετημένα στο επίπεδο συμμετρίας του αεροσκάφους. Στις πτέρυγες υπάρχουν μικρά σκέλη για αποφυγή πρόσκρουσης της πτέρυγας στο έδαφος. Το κύριο μονό σκέλος έχει αρκετά απλή κατασκευή και είναι τοποθετημένο στο εμπρόσθιο τμήμα της ατράκτου. Ο κύριος τροχός μπορεί να εγκατασταθεί είτε μπροστά είτε πίσω απο το κέντρο βάρους με μία βακτηρία (skid) κάτω απο το πιλοτήριο. Η διάταξη αυτή έχει χρήση κυρίως στα ανεμόπτερα και γενικότερα στα υπερ-ελαφρά αεροσκάφη. Χαρακτηριστική εξαίρεση αποτελεί το U-2 που επανδρώνεται με Σ/Π με κύριο μονό σκέλος.

Παραδείγματα αεροσκαφών με Σ/Π με κύριο μονό σκέλος
Lockheed U-2 "Dragon Lady"
Ανεμόπτερo














vi) Σ/Π με τροχοφορέα: πρόκειται για μια διάταξη που προσαρμόζεται στα κύρια σκέλη. Έχει 4 ή περισσότερους τροχούς εν σειρά κατά ζεύγη. Δηλαδή δεν πρόκειται για ένα ξεχωριστό Σ/Π, αλλά για μια μετατροπή των παραπάνω. Βρίσκει ευρεία χρήση κυρίως σε βαριά αεροσκάφη. Στα περισσότερα αεροσκάφη, υπάρχουν 2 ριναία σκέλη με 2 τροχούς και 2 τροχοφορείς με 4 τροχούς ο καθένας, δηλαδή είναι ένα τρίκυκλο Σ/Π με ριναίο σκέλος στο οποίο τα κύρια σκέλη έχουν τροχοφορέα. Αυτό που εφαρμόζεται σήμερα στα σύγχρονα μεγάλα αεροσκάφη λόγω της βέλτιστης πέδησης που εμφανίζει, είναι Σ/Π με τροχοφορέα 2 τροχών στο ριναίο σκέλος και τροχοφορείς 4 τροχών στα κύρια σκέλη.
Πως σχετίζεται το βάρος ενός αεροσκάφους με τoν αριθμό των τροχών που φέρει ;
- Άν βάρος απογείωσης <  22.500 Kg
          Τότε ένας τροχός ανα κύριο σκέλος
- Άν βάρος απογείωσης απο 22.500 Kg έως 91.000 Kg
          Τότε δύο τροχοί ανα σκέλος
- Άν βάρος απογείωσης απο 91.000 Kg έως 181.500 Kg
          Τότε ένας τροχοφορέας με τέσσερις τροχούς ανα σκέλος
- Άν βάρος απογείωσης > 181.500 Kg
          Τότε τέσσερις τροχοφορείς με τέσσερις έως έξι τροχούς ο καθένας

 Παραδείγματα αεροσκαφών με Σ/Π με τροχοφορείς

Antonov An-225
Το αεροσκάφος Antonov An-225 έχει 2 ριναία σκέλη με 2 τροχούς ο καθένας και 7 ζεύγη τροχών σε κάθε κύριο σκέλος. Δηλαδή συνολικά έχει 32 τροχούς ! γιατί τόσους ;... διότι πρόκειται για το μεγαλύτερο αεροπλάνο στο κόσμο, κατασκευάστηκε το 1988 στη Σοβιετική Ένωση, επανδρώνεται με 6 κινητήρες Ivchenko Progress D-18T, έχει μήκος 84 μέτρα, μπορεί να μεταφέρει φορτία των 250.000 kg εσωτερικά και μήκους μέχρι 70 μέτρα ή φορτία μέχρι 200.000 kg εξωτερικά στη ράχη του! Επίσης οι τροχοί του ρύγχους μπορούν να χαμηλώσουν προκειμένου να διευκολυνθεί η φόρτωση/εκφόρτωση που γίνεται από το εμπρόσθιο μέρος.

Boeing 747

 Το αεροσκάφος Boeing 747 έχει ένα ριναίο σκέλος με 2 τροχούς και 4 κύριους τροχοφορείς με 4 τροχούς ο καθένας. Δηλαδή συνολικά έχει 18 τροχούς.







Airbus A380

 Το αεροσκάφος Airbus A380, το μεγαλύτερο επιβατηγό αεροσκάφος στο κόσμο, έχει ένα ριναίο σκέλος με 2 τροχούς και 4 κύριους τροχοφορείς, όπου οι 2 εσωτερικοί έχουν απο 6 τροχούς ο καθένας  και οι 2 εξωτερικοί απο 4 τροχούς ο καθένας. Δηλαδή συνολικά έχει 22 τροχούς.


Επίσης ορισμένα αεροσκάφη έχουν και σκέλη αποφυγής πρόσκρουσης στο διάδρομο, το οποίο -σαν σύστημα- είναι εγκατεστημένο στο οπίσθιο τμήμα της ατράκτου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα τέτοιας εφαρμογής αποτελεί το θρυλικό Concorde, το οποίο έφερε στο ουραίο σκέλος τέτοια διάταξη

Concorde
 ~ Τέλος θα ήθελα να συγχαρώ το συγγραφέα του βιβλίου: "ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ", κ. Καρακιόζογλου για την τόσο λεπτομερή και σπουδαία δουλειά που έχει κάνει όχι μόνο πάνω στα συστήματα προσγείωσης αλλά γενικότερα πάνω στα συστήματα των αεροσκαφών και να τον ευχαριστήσω μιας και αποτέλεσε σπουδαία πηγή για το άρθρο μου! ~


Βιβλιογραφία: 1) " ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ", Γεώργιος Καρακιόζογλου, Εκδόσεις Ζαμπάρα
                        2) https://el.wikipedia.org/wiki/Antonov_An-225

Σχόλια