飛機專用拖車的物理難題，我在航空公司工作

hoverin

輥輪是有動力的，還是沒有動力的呢? 圖上那種結(jié)構(gòu)，輥輪沒有動力一樣可以拖走啊

hoverin

直接拖不是更簡單嗎，輥輪只是讓飛機轉(zhuǎn)向輪自由轉(zhuǎn)動，或者輥輪輸入部分動力，拖車拖個幾十噸很容易的吧，要不然全部動力從輥輪輸入，還要拖車做什么呢

caucsaa

謝謝大家，尤其是zerowing 和動靜之機，非常專業(yè)。
換個問法，簡化一下分析模型，假設(shè)滾輪不是拖車上的，而是飛機上的，滾輪靠電機帶動，簡稱為電動起落架吧。

" k0 q0 A0 ~  ~( w現(xiàn)在滾輪帶動輪胎轉(zhuǎn)動，類似于小齒輪帶動大齒輪，但是兩者不是咬合，而是靠摩擦。
7 f* Z0 |9 {3 |# g我查過一個文獻，需要給空客A320輪胎上施加5000NM的力矩才可以拖動飛機。
假設(shè)滾輪的材質(zhì)是橡膠，飛機輪胎的材質(zhì)也是橡膠，跑道的材質(zhì)是水泥。飛機重量為50噸，滾輪半徑為5厘米，輪胎半徑為30厘米，

  ^* u" U8 U2 |$ D那么滾輪需要輸出多大扭矩呢？滾輪和輪胎之間需要多大的預(yù)緊力才能保證滾輪不打滑呢？
' d4 R2 d9 l5 C% t- t' s

冷水黃金

# u1 x& t! \3 c3 A
為啥不直接拉呢？為了方便剎車？轉(zhuǎn)向半徑小？

caucsaa

( Q9 I& F3 Y. T. B( Y

zerowing 發(fā)表于 2014-7-1 03:10
2 Q- u" ~/ O, |7 u事實上，哪種都不算。無論是靜摩擦、滾動摩擦還是滑動摩擦，其假設(shè)前提都是剛性體。你面對彈性體的時候，要 ...

" _, S6 z; Q- f. H, I' N2 M
給大家發(fā)一個這種拖車視頻吧

caucsaa

. W" x. x5 @6 Q. ?: w: h

caucsaa 發(fā)表于 2014-7-1 09:33
謝謝大家，尤其是zerowing 和動靜之機，非常專業(yè)。
換個問法，簡化一下分析模型，假設(shè)滾輪不是拖車上的，而 ...

" Y5 j0 E3 W# U5 y我說一下我的理解，大家見笑了
) m; x9 g# i% j/ h0 L( V! h* O
首先，輪胎和地面之間是滾動摩擦，因此摩擦阻力很小，這也就是為什么有人可以拖動上百噸的飛機。

此外，而滾輪和輪胎之間應(yīng)該是最大靜摩擦力，即便打滑也是滑動摩擦，也接近于靜摩擦，我的理由是：滾輪和輪胎的線速度是一樣的，兩者相對靜止，因此雖然滾輪是在滾動或者稱為轉(zhuǎn)動，但是仍為靜摩擦。這就好像我用手掌貼在輪胎上表面，用力壓住輪胎，再往前推動輪胎一樣。只不過，現(xiàn)在平面的手掌換成滾輪，但是滾輪和輪胎的接觸面還可看成一個平面。
7 B1 m+ K9 c" |, [+ S9 V
因此滾輪輸出給輪胎的動力也就是摩擦力應(yīng)該按照靜摩擦力公式f=μN計算，而不是按照滾動摩擦公式計算。

如果按照滾動摩擦公式算，那么要克服飛機受到的摩擦阻力F，那么滾輪就要輸出等大的F，而輪胎和地面的滾動摩擦系數(shù)約等于滾輪和輪胎之間的滾動摩擦系數(shù)（至少是0.00X數(shù)量級），那么滾輪和輪胎之間的預(yù)緊力N應(yīng)該要很大（接近于飛機重量），但是這樣輪胎根本無法承受。


我的說法正確嗎？歡迎指教。

caucsaa

caucsaa 發(fā)表于 2014-7-1 09:33
$ N+ Z* t6 F; m4 K1 o0 Y謝謝大家，尤其是zerowing 和動靜之機，非常專業(yè)。
換個問法，簡化一下分析模型，假設(shè)滾輪不是拖車上的，而 ...

7 H% a5 k' |$ h; T  ^  @( n
4 d* y& I& H# W7 v; N, A3 n拖車視頻
6 ?' X: B% k2 Q) A2 yhttp://www.tudou.com/programs/view/S1h1c71dy7g/?qq-pf-to=pcqq.c2c

動靜之機

caucsaa 發(fā)表于 2014-7-1 10:14
給大家發(fā)一個這種拖車視頻吧

2 v: f7 c) P( h果然是德國鬼子干的。

5 ?% g+ C% N4 H9 D: o曾經(jīng)見識過直接驅(qū)動對方輪子的工具：

: u) y& C/ G* z+ c火車不是推的，牛B不是吹的。
$ D+ c5 o) W. |  bhttp://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=126146

6 T0 ^/ o. f$ a+ b

8 }5 A3 n' p! E根據(jù)這個資料來看：
  u* F9 o5 c" [5 P2 Jhttp://www.caams.org.cn/products/jgytzzb/fjqyc/2010/11/2806.shtml

自重56KN的牽引車產(chǎn)生最大牽引力25-30KN, 說明靜摩擦系數(shù)大約0.5 （這里面有安全系數(shù)吧）
$ S. w/ z8 |8 z! ~0 j# v而此牽引車最大可牽引400KN的飛機，說明滾動摩擦系數(shù)大約為0.06
2 i4 ^- z" W$ H0 v: X
* O# A& o" w6 v5 ^. _

冷水黃金

國內(nèi)有嗎？有人要嗎？
需要山寨嗎？

zerowing

看完視頻感覺挺有意思的，覺得鬼子貌似也是搞花活。
有幾個關(guān)鍵點。
1。牽引輪為后輪。且只有單邊。
' e/ C. }7 Z. h這里就有一個問題，如果只驅(qū)動單邊，另一邊的輪子不輔助轉(zhuǎn)動的話，飛機不僅不會跟著車走，反而是要轉(zhuǎn)向的。所以，至少來說，只靠牽引車的輥子驅(qū)動不可能完成這樣的動作。
) f. \, j; J& A; j# ]* x/ w2。查了下數(shù)據(jù)，powerpush的發(fā)動機功率只有55.1KW。如果按照5000NM的需求計算，powerpush全功率驅(qū)動時，機輪轉(zhuǎn)速不可能超過105rpm。按照A320的49寸輪子計算，如果達到105rpm,大約時速將達到24km/h。這與其提供的15km比較吻合的。因為你還需要考慮損耗和自身的運動。
, Z9 A* @' T' F$ |3。另外想起個問題，我記得我在很早的帖子里說起過，滾動摩擦是校驗傾翻力矩，而所謂的滾動摩擦系數(shù)是傾翻力臂，單位是厘米。所以，以重力x滾摩系數(shù)得到的其實就是需求扭矩。
4。如果一定要算，那么基本可以這么算算。從圖中看，主動輪4個，平均壓平量大約2.5%-4%。因此如果都折算到一個輪子上大約是10%-16%的壓平量。我們按10取。則代表半徑上變形量10%。依次可以計算出假想傾翻力臂值 x=0.436倍的輪子半徑。A320的輪子直徑是49寸，半徑就是622.3mm，即62.23cm。x=27.13cm，也就是說，傾翻力矩為 41t x 0.2713m=109000Nm. 對應(yīng)的牽引力為 109000/0.6223/1000=175KN。但顯然，不需要這么多。所以，就像我之前說的，你肯定不能用滾動算。那么就是我說的，你要按小半徑滾動+壓平算。
1 k( K6 Q9 l5 H& X( t; C# ?7 w之前已經(jīng)假設(shè)變形量10%，那么剩余半徑為 62.23*0.9=56cm。我們認(rèn)為這個半徑下，輪子符合剛性情況，可以按照滾摩計算，按照橡膠滾動力臂1.5cm計算，對于56cm的假想半徑剛性輪，其傾翻扭矩為6027Nm。對于壓平部分，按照履帶式理解，其與地面無相對運動，即無功。所以，可以認(rèn)為前面得到6027Nm即是需求扭矩。當(dāng)然，這個數(shù)值多數(shù)是估計的，比如壓平量，比如橡膠輪對橡膠面的滾動力臂（1.5是參考的橡膠輪對土路）。有條件的話，可以找實際的數(shù)據(jù)進行計算。
: g4 r( h  x% ^5。計算驅(qū)動部分力。可以根據(jù)需求扭矩，計算輥子部分的線形力。當(dāng)然，也是要分步計算，一方面是小半徑輪計算切向力需求，一方面是輥子和橡膠輪之間擠壓形成的滑動區(qū)和粘粘區(qū)的動力輸入。
6。不過還是有一個觀點，根據(jù)視頻中的情況，至少可以認(rèn)為飛機的主動輪自身也在提供動力輸出，否則單輪驅(qū)動無法做到直線行進。那么這種情況下，具體是什么情況就很難判斷了。但如果飛機自身就在驅(qū)動，那這牽引車的意義實在是。。。。