Calcular as cargas no nariz e no trem de pouso principal não é realmente diferente. A resposta que você vinculou é uma abordagem altamente simplificada que você deve ser capaz de usar também para o trem de pouso do nariz, mas fornecerei uma abordagem "menos simplificada" para calcular as forças verticais. A força de frenagem já está bastante descrita lá .
Uma abordagem simplificada
Primeiro você precisa saber a velocidade de impacto e a característica de mola e amortecimento do seu trem de pouso.
No toque para baixo, há três casos possíveis:
- O trem de pouso principal toca o solo primeiro. Então o avião gira para baixo com uma velocidade angular $ \ omega_L $. A velocidade de impacto do trem de pouso do nariz é, portanto, $$ V_ {Impacto} = \ omega_L \ cdot d $$ $ d $: distância entre o principal e o trem de pouso do nariz.
- O trem de aterrissagem do nariz toca o solo primeiro. (Por agora vazio, se eu tiver tempo, vou escrever sobre isso mais tarde)
- Ambos os trens de aterrissagem tocam o solo ao mesmo tempo. Para um ângulo de planeio $ \ gamma $ a velocidade de impacto será: $$ V_ {Impacto} = V \ cdot \ sin (\ gamma) $$ $ V $: velocidade do avião
A rigidez ($ k $) e a característica de amortecimento ($ c $) do trem de pouso dependem principalmente da suspensão e dos pneus utilizados. Pneus inflados com pressão errada podem ser realmente perigosos, pois podem aumentar a carga no trem de pouso.
Colocando esses dados juntos em um modelo de amortecedor de molas em massa, como na imagem
fornece uma equação para o movimento do trem de pouso do nariz: $$ m \ cdot \ ddot {x} + c \ cdot \ ponto {x} + k \ cdot x = -m \ cdot g $$ Para a massa reduzida, $ m $ no modelo usam a massa transportada pelo trem de pouso do nariz. $$ m = LM \ cdot \ frac {d-d_ {CG}} {d} $$ $ d_ {CG} $: distância do trem de pouso do nariz até o centro de gravidade
$ LM $: massa de pouso de aeronaves
$ g $: constante de gravidade
A condição inicial para a equação diferencial é: $$ \ dot {x} (t = 0) = -V_ {Impacto} $$ O impacto ocorre em $ t = 0 $.
Para calcular a força no trem de pouso do nariz, você acabou de descobrir a aceleração máxima e adicionar cargas estáticas e dinâmicas: $$ F_ {max} = - m \ cdot g -m \ cdot \ ddot {x} _ { max} $$
Problemas do mundo real
Embora os cálculos acima funcionem para asas realmente rígidas, na realidade as cargas no trem de pouso serão (provavelmente) mais altas. Isto é devido às forças inerciais da estrutura da aeronave oscilante.
Se você não entender de onde vêm essas forças, tente movimentar os braços para cima e para baixo em pé: você sentirá pequenas forças em seus pés. Agora repita a experiência com duas asas pesadas de 60t como no A380 e você verá que as forças não são negligenciáveis. E foram as oscilações vêm? O mesmo que com uma corda de violão: depois de uma pequena excitação (arrancar as cordas / impacto de pouso) a estrutura (corda de violão / asas de aeronave) começa a oscilar.
Que outras coisas esse modelo não leva em consideração? Acoplamento entre o nariz e o trem de pouso principal, inércia de rotação, características não-lineares do pneu, ...