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? 圖上那種結構，輥輪沒有動力一樣可以拖走啊

hoverin

直接拖不是更簡單嗎，輥輪只是讓飛機轉向輪自由轉動，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。
換個問法，簡化一下分析模型，假設滾輪不是拖車上的，而是飛機上的，滾輪靠電機帶動，簡稱為電動起落架吧。

現在滾輪帶動輪胎轉動，類似于小齒輪帶動大齒輪，但是兩者不是咬合，而是靠摩擦。
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。
, X* _' l0 D. c4 B6 |3 I7 G. H$ h假設滾輪的材質是橡膠，飛機輪胎的材質也是橡膠，跑道的材質是水泥。飛機重量為50噸，滾輪半徑為5厘米，輪胎半徑為30厘米，
7 ?2 C* H$ V; j+ ?) d, A7 J8 q' [* U
4 p2 w1 ~3 `. c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緊力才能保證滾輪不打滑呢？

冷水黃金

為啥不直接拉呢？為了方便剎車？轉向半徑小？

caucsaa

zerowing 發表于 2014-7-1 03:10
5 a; U& ~- T" w+ B: m6 p( `; ~: I事實上，哪種都不算。無論是靜摩擦、滾動摩擦還是滑動摩擦，其假設前提都是剛性體。你面對彈性體的時候，要 ...

9 p  I+ ^6 d, C
  q0 z( M" R1 M! R給大家發一個這種拖車視頻吧
* W0 }) Y% l; Z9 @0 k

caucsaa

caucsaa 發表于 2014-7-1 09:33
% u9 v$ {; n+ h8 N5 @; T謝謝大家，尤其是zerowing 和動靜之機，非常專業。
換個問法，簡化一下分析模型，假設滾輪不是拖車上的，而 ...

我說一下我的理解，大家見笑了

8 C/ u# `& ]& H% ]# l" }* L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。

% a5 Z+ P) ?- u* ~  v此外，而滾輪和輪胎之間應該是最大靜摩擦力，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。
/ S$ b, n1 y& h3 S2 E& t  e
  N2 C: y2 C, ^; a+ Q3 a7 Y因此滾輪輸出給輪胎的動力也就是摩擦力應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。
1 f5 D# @$ E2 z& V  x9 Z3 X. i( {0 L5 ]
) m; i, z& v9 K$ @# V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約等于滾輪和輪胎之間的滾動摩擦系數（至少是0.00X數量級），那么滾輪和輪胎之間的預緊力N應該要很大（接近于飛機重量），但是這樣輪胎根本無法承受。


( b8 K. w  Y: p$ t我的說法正確嗎？歡迎指教。

caucsaa

caucsaa 發表于 2014-7-1 09:33
- W# ]  [8 c/ t( {謝謝大家，尤其是zerowing 和動靜之機，非常專業。
! t7 x. N0 e/ C3 z" i換個問法，簡化一下分析模型，假設滾輪不是拖車上的，而 ...

3 |, o1 s6 k; n7 p2 X- Q' @( v拖車視頻
http://www.tudou.com/programs/view/S1h1c71dy7g/?qq-pf-to=pcqq.c2c

動靜之機

caucsaa 發表于 2014-7-1 10:14
2 h: ?: E: o# g給大家發一個這種拖車視頻吧

果然是德國鬼子干的。

曾經見識過直接驅動對方輪子的工具：

火車不是推的，牛B不是吹的。
/ ?/ z) q9 a0 K9 b8 t# m; mhttp://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=126146
) W  p/ z3 ]  e. x* J8 _


% k8 M7 T0 `7 C+ y: c0 W( [6 i根據這個資料來看：
http://www.caams.org.cn/products/jgytzzb/fjqyc/2010/11/2806.shtml

自重56KN的牽引車產生最大牽引力25-30KN, 說明靜摩擦系數大約0.5 （這里面有安全系數吧）
而此牽引車最大可牽引400KN的飛機，說明滾動摩擦系數大約為0.06


5 z- P7 H$ s& {# t! v' f) x

冷水黃金

國內有嗎？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。
有幾個關鍵點。
1。牽引輪為后輪。且只有單邊。
這里就有一個問題，如果只驅動單邊，另一邊的輪子不輔助轉動的話，飛機不僅不會跟著車走，反而是要轉向的。所以，至少來說，只靠牽引車的輥子驅動不可能完成這樣的動作。
5 q# g; d8 B: }) j* |  I2。查了下數據，powerpush的發動機功率只有55.1KW。如果按照5000NM的需求計算，powerpush全功率驅動時，機輪轉速不可能超過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。
' R2 x0 }) T( C! w0 z! B0 w3。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是傾翻力臂，單位是厘米。所以，以重力x滾摩系數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。
之前已經假設變形量10%，那么剩余半徑為 62.23*0.9=56cm。我們認為這個半徑下，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，可以認為前面得到6027Nm即是需求扭矩。當然，這個數值多數是估計的，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，可以找實際的數據進行計算。
1 v# v7 {( R7 W# x& a) y5。計算驅動部分力。可以根據需求扭矩，計算輥子部分的線形力。當然，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和粘粘區的動力輸入。
6。不過還是有一個觀點，根據視頻中的情況，至少可以認為飛機的主動輪自身也在提供動力輸出，否則單輪驅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動，那這牽引車的意義實在是。。。。