¿Por qué los mecanismos de retracción del tren de aterrizaje se basan principalmente en el sistema de cuatro barras?

( wikimedia.org )

El esquema anterior (con cuatro arcos que son fáciles de rastrear) servirá como punto de partida. Este es un mecanismo bastante simple, por ejemplo, en comparación con el tren de aterrizaje del cuerpo del A380 .

El principio se puede explicar probando la solución propuesta y viendo con qué problemas nos encontramos. Si coloca solo un actuador para girar el tren de aterrizaje en el punto de unión* al avión (círculo de color magenta), se encontrará con muchos problemas:

• Sin mecanismo de bloqueo
• Pequeño brazo de palanca
• Se necesita una mayor fuerza de accionamiento
• Movimiento limitado (no es posible la retracción/extensión completa), a menos que
  • No es necesario empaquetar el mecanismo en un volumen pequeño.
  • Se agregan más enlaces.

Resultado final: vuelta al punto de partida, los primeros 3 problemas, y sin espacio para ello en el volumen limitado de alas/vientres.

* Si coloca el actuador en un lugar más conveniente, como cerca de la raíz del ala, entonces no podrá apartarse para guardar el tren de aterrizaje, a menos que tenga un ala muy gruesa poco realista.

Observe en el esquema anterior que el cilindro hidráulico (1) necesita retraerse/expandirse solo una distancia relativamente corta para lograr la retracción/extensión.

Las aletas y los listones también son complejos, no solo necesita girar algo alrededor de un eje, también debe trasladarlo, creando los espacios que se ven, y empaquetarlo cuidadosamente en un pequeño volumen.

Si este objetivo básico está claro ahora, el siguiente paso es leer más y construir modelos y/o jugar con software de simulación cinemática. Intente construir el mismo mecanismo con un enlace y luego intente resolver los problemas que encuentre.

El sistema de retracción del tren de aterrizaje principal plantea bastantes problemas a resolver:

• El actuador de retracción debe tener un ciclo de trabajo razonable durante la retracción. Debido a efectos trigonómicos, la fuerza de retracción puede llegar a ser muy grande - 1/cos$\phi$para$\phi$acercándose a 90° por ejemplo.
• La carrera del actuador debe permanecer dentro de límites razonables.
• El actuador de retracción y el varillaje deben plegarse para que no estorben. O montarse en el otro lado del hueco de la rueda, causando una mayor pérdida de espacio utilizable en las alas para combustible, etc.

Desde Torenbeek:

La mayoría de los mecanismos de retracción se derivan del enlace de cuatro barras y el diseñador debe tener muy buenas razones para desviarse de esto. Se debe elegir un punto de pivote adecuado para la pata que, al mismo tiempo, proporcione las posiciones de rueda requeridas y permita una longitud adecuada de la pata. Entonces se requiere un mecanismo de retracción, que generalmente consiste en un miembro de soporte plegable y un gato de retracción.

Una imagen de este video , que muestra cómo el actuador retiene una posición favorable más o menos constante y un brazo de momento durante el proceso de retracción. Este video muestra la retracción del tren de aterrizaje del A380. Video

Por supuesto, la configuración exacta de un mecanismo de retracción depende de muchos detalles estructurales de la aeronave y existen muchos diseños diferentes. Pero el principio subyacente sigue siendo el sistema de cuatro barras en la gran mayoría de los casos.