Amsterdam Aviation Engineering

Hogeschool van Amsterdam

Projectgroep 2F

Aviation Studies 8 november 2013

Project Landing Gear

Amsterdam Aviation Engineering


Projectgroep 2F


Inhoudsopgaven •

Inleiding

•

Hoofdvraag

•

Functies

•

Mechanische Analyse

•

Conclusie

Hogeschool van Amsterdam Aviation Studies 8 november 2013

Projectgroep 2F

Hoofdvraag Verdeeld in 2 delen: •

Functionele relaties

•

Mechanische werking

Wat zijn de functionele relaties in het landingsgestel en wat is de mechanische werking?


Projectgroep 2F


Functies •

Support (ondersteuning)

•

Manoeuvreren

•

Remmen vliegtuig

•

Folding (in-uitklappen)

•

Conclusie

Support Martijn Koorn

Project Landing Gear

Projectgroep 2F



Projectgroep 2F

Hoofdvragen • Wat is de functie van het landing gestel van een Boeing 747-400, hoe worden deze functies voltooid? • Welke krachten spelen er op het landingsgestel tijdens de kritische situaties?

Martijn Koorn


Technische analyse • Functies • Support • Manoeuvreren

Projectgroep 2F

Mechanische analyse • Berekeningen • Statisch • Dynamisch

Martijn Koorn

Resultaat • Certificeerbaar • CS-25 • Materiaal


Projectgroep 2F

Functies van het landingsgestel

Martijn Koorn


Projectgroep 2F

Functies • Schok opvangen tijdens de landing • Afremmen van het vliegtuig • Manoeuvreren over het vliegveld

Eisen • Veiligheidsfactor • Retract & extend • Gewicht

Martijn Koorn


Projectgroep 2F

Kritische situaties • Situaties waar maximale toelaatbare krachten overschreden worden • Gekozen situaties? • Rejected Take-off • Touchdown • Touchdown met crosswind

• Impact op de onderdelen

Martijn Koorn


Projectgroep 2F

Verschillende onderdelen • Bogie • Shock Strut • Drag brace • Side brace • Systemen

Martijn Koorn


Projectgroep 2F

Nose gear 1. Shock strut 2. Drag brace 3. Side brace

Martijn Koorn


Projectgroep 2F

Wing gear 1. Shock strut 2. Side brace 3. Drag brace

Martijn Koorn


Projectgroep 2F

Body gear 1. Shock strut 2. Side brace 3. Drag brace

Martijn Koorn


Projectgroep 2F

Certificatie eisen • Voldoen de onderdelen aan de CS-25

Martijn Koorn


Projectgroep 2F


Functies •


•

Manoeuvreren

•

Remmen vliegtuig

•


•

Conclusie

Manoeuvreren Barry van Niekerk


Relatie van Support •

Locatie gear

•

Manoeuvreren

Wat is de locatie van het landingsgestel?

Nose & Gear • Body wing gear

Manoeuvreren vliegtuig •

Stuur Mechanisme

•

Stuursignalen

•

“Tire Scrubbing”

Projectgroep 2F Barry van Niekerk



Locatie gear

•

Manoeuvreren

Wat is de relatie tussen manoeuvreren en support? • Contactpunt met de grond • Rechthouden tijdens T/O, landing. • Sturen op Taxi way of platform


Stuur Mechanisme

•

Stuursignalen

•





Locatie gear

•

Manoeuvreren

Hoe werkt het stuurmechanisme op de grond? • Rudder pedals • Steering tiller


Stuur Mechanisme

•

Stuursignalen

•





Locatie gear

•

Manoeuvreren

Hoe worden de stuursignalen omgezet in beweging?


Stuur Mechanisme

•

Stuursignalen

•





Locatie gear

•

Manoeuvreren

Wat is “Tire scrubbing”? • Slippen van de banden • Body gear steering


Stuur Mechanisme

•

Stuursignalen

•




Projectgroep 2F


Functies •


•

Manoeuvreren

•

Remmen vliegtuig

•


•

Conclusie

Remmen vliegtuig Michael Dick


Remmen •

Remmen

•

Multiple disc carbon brake

•

Remsystemen • Anti-skid unit • Autobrake

• Doel  kinetische energie naar thermische energie • D.m.v. wrijving: • Deel van warmte in atmosfeer • Deel opgenomen door materiaal • Wrijvingscoëfficiënt 0,4 (𝐵𝑟𝑎𝑘𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒 = 𝐹𝑛 ∗ 𝜇)

Projectgroep 2F Michael Dick


Remmen •

Remmen

•


•




Remmen •

Remmen

•


•


Anti-skid unit: • Wrijving tussen baan en wielen minder • Wrijving tussen wielen en remmen meer • Zonder anti-skid  blokkeren wielen Anti-skid kan onderverdeeld worden in: 1. Touchdown protection 2. Skid prevention 3. Locked wheel protection



Remmen •

Remmen

•


•


1. Touchdown protection 2. Skid prevention • Wheel speed sensors • Control box • Control valves 3. Locked wheel protection



Remmen •

Remmen

•


•


Autobrake  vooraf geselecteerde deceleratie • 5 vertraging standen • Stand 1,2 en 3 (4 tot 6 ft/sec2 vertraagt, werkdruk 1500, 1750 en 2000 PSI) • Stand 4 en max auto (7,5 tot 11 ft/sec2 vertraagt, werkdruk 2400 en 3000 PSI) • Stand RTO, maximaal remmen



Remmen

• Kinetische energie  thermische energie  remmen

•

Remmen

• Main gear bevat multiple disc carbon brake

•


• Remsystemen  anti-skid unit en autobrake

•




Projectgroep 2F


Functies •


•

Manoeuvreren

•

Remmen vliegtuig

•


•

Conclusie


Martin van Driel


Projectgroep 2F


Folding Waarom wordt dit gedaan? • Veiligheid • Kosten


Folding (in-uitklappen) •

Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•

Gear position indication

Waarom heeft veiligheid betrekking op het inklappen van het landingsgestel?

• Weersomstandigheden • Remmen + Landingsgestel kunnen bevriezen

Projectgroep 2F Martin van Driel



Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•


Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? • Aerodynamische prestaties




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•



Thrust

Drag




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•



Thrust

Drag




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•



Thrust

Drag




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•


Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? • Aerodynamische prestaties Lift

Thrust

Drag

Gewicht




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•



Thrust

Drag

Gewicht




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•



Thrust

Drag

Gewicht



Projectgroep 2F



Maar hoe wordt dit dan mogelijk gemaakt?


Z-as Folding (in-uitklappen) •

Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•


1. Trunnion fittings



Nose landing gear uplocks.


1.

Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•


1.

1. Uplock hooks




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•


2. Wheel well doors



Gear Position indication


Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•


• Locked up • Locked down • In transit




Veiligheid

•

Kosten

•

Werking

•


Gear Position indication - Down, landing gear is locked down - Up, landing gear is locked up - Kruis, landing gear is in transit - Dn, landing gear is locked down



Conclusie Functies Wat zijn de functies van het landingsgestel van de Boeing 747? • Ondersteuning • Manoeuvreren • Folding (in- en uitklappen)



Projectgroep 2F


Mechanische Analyse •

3 Kritische Situaties

•

Statische Situatie

•

RTO

•

Touch down zónder crosswind

•

Touch down mét crosswind

•

Conclusie

Kritische Situaties Tom Siebeler


Projectgroep 2F




•

Voorbereidende berekeningen

•

Statische Situatie

•

RTO

•


•


•

Conclusie



Rejected Take-Off (RTO)

• Definitie “RTO”

•

RTO

•


• Decision speed (v₁)

•


• Accelerated Stop Distance Available (ASDA) • Take Off Distance Available (TODA)

Voorbereidende berekeningen Statische Situatie

Projectgroep 2F Tom Siebeler



Touch down

•

RTO

•


• Definitie “Touch down” - De spoilers gaan in werking op het moment dat het toestel de grond raakt

•


• Touch down zonder crosswind • Touch down met crosswind





Hoe zijn de berekeningen aangepakt?

• Calculaties, statische situatie berekenen om met de dynamische te vergelijken.

•

RTO

•


•


• Kritieke dynamische situaties

• Conclusie ten gevolgen van vergelijking.




3 Kritische Situaties •

RTO

•


•


Voorbereidende berekeningen

Statische situatie • Mechanische situatie - Zwaartekracht - Krachten in het onderstel - Normaal kracht • Calculaties - Maximum Take-Off Weight (MTOW) - Balance chart

Statische Situatie • Fg = m * g (tweede wet van Newton) • Actie = -Reactie (derde wet van Newton)



Statische situatie


• F=m*g

•

RTO

•


•


Fcg = 3.825.900 N

• Nu kunnen de krachten in het onderstel berekend worden. +


Fcg = 390.000 * 9,81

𝑀, 𝑛𝑜𝑠𝑒 𝑔𝑒𝑎𝑟 = − 3.825.900 ∗ 15,05 + 25,6 ∗ 𝐹𝑛, 𝑚𝑎𝑖𝑛 𝑔𝑒𝑎𝑟 = 0 𝐹𝑛, 𝑚𝑎𝑖𝑛 𝑔𝑒𝑎𝑟 = 2.249.252 𝑁 • 2,2 MNewton

+

𝑀, 𝑚𝑎𝑖𝑛 𝑔𝑒𝑎𝑟 = + 3.825.900 ∗ 10,55 − 𝐹𝑛, 𝑛𝑜𝑠𝑒 𝑔𝑒𝑎𝑟 ∗ 25,6 = 0 𝐹𝑛, 𝑛𝑜𝑠𝑒 𝑔𝑒𝑎𝑟 = 1.576.648 𝑁 • 1,5 MNewton



3 Kritische Situaties •

RTO

•


•


Voorbereidende berekeningen Fnormal, one main gear =

Statische Situatie

2.249.252 = 562.313 N 4

↑+

Fz = 0: Fnormal, one gear − Fshock strut = 562.313 − Fshock strut = 0 Fshock strut = 562.313 N in the opposite direction



Projectgroep 2F




•

Statische Situatie

•

RTO

•

Touch down zonder crosswind

•

Touch down met crosswind

•

Conclusie

Rejected take-off Sandrine Doolhoff


Rejected Take off •

De situatie

•

De resultaten

• • • • •

droge baan maximum take-off weight meest vooraan liggende positie van het zwaartepunt geen reverse thrust RTO begint precies op V1

Projectgroep 2F Sandrine Doolhoff



De situatie

•

De resultaten

Kracht

3x

Newton

Remkracht

702.000N

Zwaartekracht

3.825.900N

Normaalkracht hoofdwielen

887.500N

Normaalkracht neuswiel

2.948.400N

• Kracht in de strut en in de ophanging van de strut van het neuswiel is gelijk aan de normaalkracht op het neuswiel Remkracht op 1 bogey (1) Drag brace kracht (3) Shock strut kracht x (5)

175.500N 425.042N 54.000N

Drag brace kracht x (3x)

229.500N




De situatie

•

De resultaten



Projectgroep 2F




•

Statische Situatie

•

RTO

•


•


•

Conclusie

Touch down zonder crosswind Gideon Disveld


Touch down zónder crosswind •

Visualisatie

•

Aannames

•

Gegeven waardes

•

Opzet berekening

•

Conclusie

Visualisatie -Aanwezige krachten - Lift - Zwaartekracht - Normaalkracht - Rolfrictie - Luchtwrijving - Voortstuwing - Kinetische energie

Projectgroep 2F Gideon Disveld



Visualisatie

•

Aannames

•

Gegeven waardes

•

Opzet berekening

•

Conclusie

Visualisatie -Afbakening krachten




Visualisatie

•

Aannames

•

Gegeven waardes

•

Opzet berekening

•

Conclusie

Visualisatie -Twee situaties




Visualisatie

•

Aannames

•

Gegeven waardes

•

Opzet berekening

•

Conclusie

Aannames -

Load factor De hoek van de shock strut Omzetting kinetische energie door shock strut Arbeidsslag lengte Krachtverdeling shock struts




Visualisatie

•

Aannames

•

Gegeven waardes

•

Opzet berekening

•

Conclusie

Gegeven waardes - Gegevens uit CS25 - Maximum Descent Velocity

3,05 m/s - Maximum Landing Weight 295.743 kg - Afmetingen - Grootte arbeidsslag




Vraagstuk

•

Aannames

•

Gegeven waardes

•

Opzet berekening

•

Opzet berekening - Formules situatie 1 -Kinetische energie -Veerenergie -Omrekening naar kracht - Formules situatie 2 - Zwaartekracht

1 ∗ 𝑚 ∗ 𝑣2 2 1 𝐸𝑠𝑝𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝑐 ∗ 𝛥ℎ2 2 𝐹 = 𝑐 ∗ 𝛥ℎ 𝐸𝑘 =

𝐹𝑛 = 𝑚 ∗ 𝑔

Conclusie




Opzet berekening

•

Vraagstuk

- Aanpak Situatie 1

•

Aannames

𝐸𝑘 = 𝐸𝑠𝑝𝑟𝑖𝑛𝑔

•

Gegeven waardes

•

Opzet berekening

•

Conclusie

𝐸𝑠𝑝𝑟𝑖𝑛𝑔 ∗ 2 𝑐= 𝛥 ℎ ∗ 75% 2 𝐹 = 𝑐 ∗ 𝛥 ℎ ∗75%)

- Aanpak Situatie 2 𝐹𝑛 = 𝑚 ∗ 𝑔




Conclusie

•

Vraagstuk

•

Aannames

-Gebruikte gegevens -v=3,05 m/s (MDV) -m=295.743 kg (MLW) -Δh= 24,5 inch =0,6223 m

•

Gegeven waardes

Situatie 1: 5.894.582,73 N

•

Opzet berekening

Situatie 2: 2.249.252 N

•

Conclusie

𝐹𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐹𝑛 𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐 + 𝐹𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡(dynamic) Totaalkracht: 8.143.834,73N Per strut: 2.035.958,68N



Projectgroep 2F




•

Statische Situatie

•

RTO

•


•


•

Conclusie

Touch down met crosswind Alex Nooren


Touch down met crosswind •

Crosswind situatie

•

Krachten tijdens crosswind

•

Berekeningen

•

Kritiek onderdeel

Crosswind situatie

• Upwind: aan de kant van de wind, extra lift creatie • Downwind: andere kant vliegtuig • Gevolg: roll-effect

Projectgroep 2F Alex Nooren



Upwind

Downwind

•

Crosswind situatie

Side Brace

Duwkracht

Trekkracht

•


Drag Brace

Trekkracht

Trekkracht

•

Berekeningen

•

Kritiek onderdeel




Crosswind situatie

•


•

Berekeningen

•

Kritiek onderdeel


  

CS-25: Vertical Load is 75% van de maximale grond reactie In de Side Load richting 25% van de Verticale Load In de Drag Load richting 40% van de Verticale Load




Crosswind situatie

•


•

Berekeningen

•

Kritiek onderdeel

Berekeningen

𝑴𝒂𝒙𝒊𝒎𝒂𝒍𝒆 𝒈𝒓𝒐𝒏𝒅 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒕𝒊𝒆 = 𝟒. 𝟑𝟕𝟒. 𝟖𝟖𝟒, 𝟓𝟏𝟑 𝑵 = 𝟒, 𝟒 𝑴𝑵

𝑽𝒆𝒓𝒕𝒊𝒄𝒂𝒍𝒆 𝑳𝒐𝒂𝒅 =

𝟕𝟓% ∗ 𝑴𝒂𝒙𝒊𝒎𝒂𝒍𝒆 𝒈𝒓𝒐𝒏𝒅 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒕𝒊𝒆 = 𝟖𝟐𝟎. 𝟐𝟗𝟎, 𝟖𝟒𝟔𝟐 𝑵 = 𝟎, 𝟖𝟐 𝑴𝑵 𝟒

𝑫𝒓𝒂𝒈 𝑳𝒐𝒂𝒅 = 𝟒𝟎% ∗ 𝟖𝟐𝟎. 𝟐𝟗𝟎, 𝟖𝟒𝟔𝟐 = 𝟑𝟐𝟖. 𝟏𝟏𝟔, 𝟑𝟑𝟖𝟓 𝑵 = 𝟎, 𝟑𝟑 𝑴𝑵

𝑺𝒊𝒅𝒆 𝑳𝒐𝒂𝒅 = 𝟐𝟓% ∗ 𝟖𝟐𝟎. 𝟐𝟗𝟎, 𝟖𝟒𝟔𝟐 = 𝟐𝟎𝟓. 𝟎𝟕𝟐, 𝟕𝟏𝟏𝟓 𝑵 = 𝟎, 𝟐𝟏 𝑴𝑵

𝑭𝒅𝒃 = 𝟕𝟗𝟒. 𝟔𝟔𝟐, 𝟑𝟗𝟎𝟏 = 𝟎, 𝟕𝟗 𝐌𝐍 𝑭𝒔𝒃 = 𝟒𝟖𝟑. 𝟓𝟑𝟔, 𝟏𝟖𝟓𝟗 = 𝟎, 𝟒𝟖 𝑴𝑵




Crosswind situatie

•


•

Berekeningen

•

Kritiek onderdeel

Meest kritieke onderdelen:

• Side brace en Drag brace door invloed crosswind



Conclusie Mechanische Werking:

Conclusie

• Kritieke onderdelen bij situaties Situatie:

Static RTO



Kritieke onderdelen:

geen

Shock struts main gear

Side brace & drag brace

Shock strut nose gear & drag brace main gear

• Krachten op de kritieke onderdelen Situatie

Static

RTO



Shock strut Nose

1.6 MN

2.9 MN

x

x

Shock strut Main (4x)

2.2 MN

0.9 MN

5.9 MN

x

Drag brace

0

0.4 MN

x

0.8 MN

Side brace

0

0

0

0.5 MN

X = niet gelijk aan 0, maar niet relevant

Wat is de mechanische werking?



Projectgroep 2F


Conclusie

Wat zijn de functionele relaties in het landingsgestel en wat is de mechanische werking?

Amsterdam Aviation Engineering

Recommend Documents