Project Landing Gear Amsterdam Aviation Engineering
Inhoudsopgaven Inleiding Hoofdvraag Functies Mechanische Analyse Conclusie
Hoofdvraag Verdeeld in 2 delen: Functionele relaties Mechanische werking Wat zijn de functionele relaties in het landingsgestel en wat is de mechanische werking?
Functies Support (ondersteuning) Manoeuvreren Support Martijn Koorn Remmen vliegtuig Folding (in-uitklappen) Conclusie
Project Landing Gear Amsterdam Aviation Engineering
Amsterdam Aviation Engineering 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
Amsterdam Aviation Engineering Technische analyse Mechanische analyse Resultaat Functies Support Manoeuvreren Berekeningen Statisch Dynamisch Certificeerbaar CS-25 Materiaal Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Functies van het landingsgestel Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Functies Schok opvangen tijdens de landing Afremmen van het vliegtuig Manoeuvreren over het vliegveld Eisen Veiligheidsfactor Retract & extend Gewicht Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Kritische situaties Situaties waar maximale toelaatbare krachten overschreden worden Gekozen situaties? Rejected Take-off Touchdown Touchdown met crosswind Impact op de onderdelen Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Verschillende onderdelen Bogie Shock Strut Drag brace Side brace Systemen Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Nose gear 1. Shock strut 2. Drag brace 3. Side brace Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Wing gear 1. Shock strut 2. Side brace 3. Drag brace Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Body gear 1. Shock strut 2. Side brace 3. Drag brace Martijn Koorn
Amsterdam Aviation Engineering Certificatie eisen Voldoen de onderdelen aan de CS-25 Martijn Koorn
Functies Support (ondersteuning) Manoeuvreren Manoeuvreren Barry van Niekerk Remmen vliegtuig Folding (in-uitklappen) Conclusie
Relatie van Support Locatie gear Wat is de locatie van het landingsgestel? Nose Gear Body & wing gear Manoeuvreren Manoeuvreren vliegtuig Stuur Mechanisme Stuursignalen Tire Scrubbing Barry van Niekerk
Relatie van Support 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 Manoeuvreren vliegtuig Stuur Mechanisme Stuursignalen Tire Scrubbing Barry van Niekerk
Relatie van Support Locatie gear Hoe werkt het stuurmechanisme op de grond? Rudder pedals Steering tiller Manoeuvreren Manoeuvreren vliegtuig Stuur Mechanisme Stuursignalen Tire Scrubbing Barry van Niekerk
Relatie van Support Hoe worden de stuursignalen omgezet in beweging? Locatie gear Manoeuvreren Manoeuvreren vliegtuig Stuur Mechanisme Stuursignalen Tire Scrubbing Barry van Niekerk
Relatie van Support Locatie gear Wat is Tire scrubbing? Slippen van de banden Body gear steering Manoeuvreren Manoeuvreren vliegtuig Stuur Mechanisme Stuursignalen Tire Scrubbing Barry van Niekerk
Functies Support (ondersteuning) Manoeuvreren Remmen vliegtuig Michael Dick Remmen vliegtuig Folding (in-uitklappen) Conclusie
Remmen Remmen Multiple disc carbon brake 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) Remsystemen Anti-skid unit Autobrake Michael Dick
Remmen Remmen Multiple disc carbon brake Remsystemen Anti-skid unit Autobrake Michael Dick
Remmen Remmen Multiple disc carbon brake Remsystemen Anti-skid unit Autobrake 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 Michael Dick
Remmen Remmen Multiple disc carbon brake Remsystemen Anti-skid unit Autobrake 1. Touchdown protection 2. Skid prevention Wheel speed sensors Control box Control valves 3. Locked wheel protection Michael Dick
Remmen Remmen Multiple disc carbon brake Remsystemen Anti-skid unit Autobrake Autobrake vooraf geselecteerde deceleratie 5 vertraging standen Stand 1,2 en 3 (4 tot 6 ft/sec 2 vertraagt, werkdruk 1500, 1750 en 2000 PSI) Stand 4 en max auto (7,5 tot 11 ft/sec 2 vertraagt, werkdruk 2400 en 3000 PSI) Stand RTO, maximaal remmen Michael Dick
Remmen Kinetische energie thermische energie remmen Remmen Multiple disc carbon brake Main gear bevat multiple disc carbon brake Remsystemen anti-skid unit en autobrake Remsystemen Anti-skid unit Autobrake Michael Dick
Functies Support (ondersteuning) Manoeuvreren Remmen vliegtuig Folding (in-uitklappen) Martin van Driel Folding (in-uitklappen) Conclusie
Folding Waarom wordt dit gedaan? Veiligheid Kosten
Folding (in-uitklappen) Waarom heeft veiligheid betrekking op het inklappen van het landingsgestel? Veiligheid Kosten Werking Gear position indication Weersomstandigheden Remmen + Landingsgestel kunnen bevriezen Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? Aerodynamische prestaties Kosten Werking Gear position indication Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? Aerodynamische prestaties Kosten Werking Gear position indication Thrust Drag Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? Aerodynamische prestaties Kosten Werking Gear position indication Thrust Drag Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? Aerodynamische prestaties Kosten Werking Gear position indication Thrust Drag Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Kosten Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? Aerodynamische prestaties Lift Werking Gear position indication Thrust Drag Gewicht Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Kosten Werking Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? Aerodynamische prestaties Lift Gear position indication Thrust Drag Gewicht Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Kosten Werking Hoezo is het inklappen van het landingsgestel kosten voordeliger? Aerodynamische prestaties Lift Gear position indication Thrust Drag Gewicht Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Maar hoe wordt dit dan mogelijk gemaakt?
Z-as Folding (in-uitklappen) Veiligheid Kosten Werking Gear position indication 1. Trunnion fittings Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Kosten Nose landing gear uplocks. 1. 1. Werking Gear position indication 1. Uplock hooks Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) 2. Wheel well doors Veiligheid Kosten Werking Gear position indication Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Kosten Werking Gear position indication Locked up Locked down In transit Gear Position indication Martin van Driel
Folding (in-uitklappen) Veiligheid Kosten Werking Gear position indication 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 Martin van Driel
Conclusie Functies Wat zijn de functies van het landingsgestel van de Boeing 747? Ondersteuning Manoeuvreren Folding (in- en uitklappen) Martin van Driel
Mechanische Analyse 3 Kritische Situaties Statische Situatie Kritische Situaties Tom Siebeler RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind Conclusie
Mechanische Analyse 3 Kritische Situaties Voorbereidende berekeningen Statische Situatie RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind Conclusie
3 Kritische Situaties RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind Voorbereidende berekeningen Rejected Take-Off (RTO) Definitie RTO Decision speed (v₁) Accelerated Stop Distance Available (ASDA) Take Off Distance Available (TODA) Statische Situatie Tom Siebeler
3 Kritische Situaties RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind Voorbereidende berekeningen Touch down 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 Statische Situatie Tom Siebeler
3 Kritische Situaties RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind Hoe zijn de berekeningen aangepakt? Calculaties, statische situatie berekenen om met de dynamische te vergelijken. Kritieke dynamische situaties Conclusie ten gevolgen van vergelijking. Voorbereidende berekeningen Statische Situatie Tom Siebeler
3 Kritische Situaties RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind 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) Tom Siebeler
3 Kritische Situaties RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind Voorbereidende berekeningen Statische Situatie + + Statische situatie F = m * g Fcg = 390.000 * 9,81 Fcg = 3.825.900 N Nu kunnen de krachten in het onderstel berekend worden. 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 Tom Siebeler
3 Kritische Situaties RTO Touch down zónder crosswind Touch down mét crosswind Voorbereidende berekeningen Statische Situatie + Fnormal, one main gear = 2.249.252 4 = 562.313 N Fz = 0: Fnormal, one gear Fshock strut = 562.313 Fshock strut = 0 Fshock strut = 562.313 N in the opposite direction Tom Siebeler
Mechanische Analyse 3 Kritische Situaties Statische Situatie Rejected take-off Sandrine Doolhoff RTO Touch down zonder crosswind Touch down met crosswind Conclusie
De situatie Rejected Take off De resultaten droge baan maximum take-off weight meest vooraan liggende positie van het zwaartepunt geen reverse thrust RTO begint precies op V 1 Sandrine Doolhoff
De situatie Rejected Take off 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) 175.500N Drag brace kracht (3) 425.042N Shock strut kracht x (5) 54.000N Drag brace kracht x (3x) 229.500N Sandrine Doolhoff
De situatie Rejected Take off De resultaten Sandrine Doolhoff
Mechanische Analyse 3 Kritische Situaties Statische Situatie Touch down zonder crosswind Gideon Disveld RTO Touch down zonder crosswind Touch down met crosswind Conclusie
Touch down zónder crosswind Visualisatie Aannames Gegeven waardes Opzet berekening Visualisatie -Aanwezige krachten - Lift - Zwaartekracht - Normaalkracht - Rolfrictie - Luchtwrijving - Voortstuwing - Kinetische energie Conclusie Gideon Disveld
Touch down zónder crosswind Visualisatie Visualisatie -Afbakening krachten Aannames Gegeven waardes Opzet berekening Conclusie Gideon Disveld
Touch down zónder crosswind Visualisatie Visualisatie -Twee situaties Aannames Gegeven waardes Opzet berekening Conclusie Gideon Disveld
Touch down zónder crosswind Visualisatie Aannames Gegeven waardes Aannames - Load factor - De hoek van de shock strut - Omzetting kinetische energie door shock strut - Arbeidsslag lengte - Krachtverdeling shock struts Opzet berekening Conclusie Gideon Disveld
Touch down zónder crosswind 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 Gideon Disveld
Touch down zónder crosswind Vraagstuk Aannames Gegeven waardes Opzet berekening Conclusie Opzet berekening - Formules situatie 1 -Kinetische energie -Veerenergie -Omrekening naar kracht - Formules situatie 2 - Zwaartekracht Ek = 1 m v2 2 Espring = 1 c Δh2 2 F = c Δh Fn = m g Gideon Disveld
Touch down zónder crosswind Vraagstuk Aannames Gegeven waardes Opzet berekening Conclusie Opzet berekening - Aanpak Situatie 1 Ek = Espring c = Espring 2 Δ h 75% 2 F = c Δ h 75%) - Aanpak Situatie 2 Fn = m g Gideon Disveld
Touch down zónder crosswind Vraagstuk Aannames Gegeven waardes Opzet berekening Conclusie Conclusie -Gebruikte gegevens -v=3,05 m/s (MDV) -m=295.743 kg (MLW) -Δh= 24,5 inch =0,6223 m Situatie 1: 5.894.582,73 N Situatie 2: 2.249.252 N Ftotal = Fn static + Fstrut(dynamic) Totaalkracht: 8.143.834,73N Per strut: 2.035.958,68N Gideon Disveld
Mechanische Analyse 3 Kritische Situaties Statische Situatie Touch down met crosswind Alex Nooren RTO Touch down zonder crosswind Touch down met crosswind Conclusie
Touch down met crosswind Crosswind situatie Krachten tijdens crosswind Crosswind situatie Upwind: aan de kant van de wind, extra lift creatie Downwind: andere kant vliegtuig Gevolg: roll-effect Berekeningen Kritiek onderdeel Alex Nooren
Touch down met crosswind Crosswind situatie Krachten tijdens crosswind Upwind Downwind Side Brace Duwkracht Trekkracht Drag Brace Trekkracht Trekkracht Berekeningen Kritiek onderdeel Alex Nooren
Touch down met crosswind Crosswind situatie Krachten tijdens crosswind Krachten tijdens crosswind 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 Berekeningen Kritiek onderdeel Alex Nooren
Touch down met crosswind Berekeningen Crosswind situatie Krachten tijdens crosswind Berekeningen Kritiek onderdeel Verticale Load = Maximale grond reactie = 4. 374. 884, 513 N = 4, 4 MN 75% Maximale grond reactie 4 = 820. 290, 8462 N = 0, 82 MN 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 Alex Nooren
Touch down met crosswind Crosswind situatie Meest kritieke onderdelen: Side brace en Drag brace door invloed crosswind Krachten tijdens crosswind Berekeningen Kritiek onderdeel Alex Nooren
Conclusie Conclusie Mechanische Werking: Kritieke onderdelen bij situaties Situatie: Static RTO Touch down zonder crosswind Kritieke onderdelen: geen Shock strut nose gear & drag brace main gear Shock struts main gear Touch down met crosswind Side brace & drag brace Krachten op de kritieke onderdelen Situatie Static RTO Touch down zonder crosswind 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 Touch down met crosswind Wat is de mechanische werking? Alex Nooren
Conclusie Wat zijn de functionele relaties in het landingsgestel en wat is de mechanische werking?