飛機起落架基本結(jié)構(gòu)

起落架起落架就是飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時用于支撐飛機重力，承受相應(yīng)載荷的裝置。任何人造的飛行器都有離地升空的過程，而且除了一次性使用的火箭導(dǎo)彈和不需要回收的航天器之外，絕大部分飛行器都有著陸或回收階段。對飛機而言，實現(xiàn)這一起飛著陸（飛機的起飛與著陸過程）功能的裝置主要就是起落架?；窘榻B起落架就是飛機在地面停放、滑行、起降滑跑時用于支持飛機重量、吸收撞擊能量的飛機部件。簡單地說，起落架有一點象汽車的車輪，但比汽車的車輪復(fù)雜的多，而且強度也大的多，它能夠消耗和吸收飛機在著陸時的撞擊能量。概括起來，起落架的主要作用有以下四個：承受飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時的重力； 承受、消耗和吸收飛機在著陸與地面運動時的撞擊和顛簸能量；滑跑與滑行時的制動；滑跑與滑行時操縱飛機。2 結(jié)構(gòu)組成為適應(yīng) 飛機起飛 、著陸滑跑和地面滑行的需要，起落架的最下端裝有帶充氣輪胎的機輪。為了縮短著陸滑跑距離，機輪上裝有剎車或自動剎車裝置。此外還包括承力支柱、減震器（常用承力支柱作為減震器外筒） 、收放機構(gòu)、前輪減擺器和轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)等。 承力支柱將機輪和減震器連接在機體上，并將著陸和滑行中的撞擊載荷傳遞給機體。 前輪減擺器用于消除高速滑行中前輪的擺振。 前輪轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)可以增加飛機地面轉(zhuǎn)彎的靈活性。 對于在雪地和冰上起落的飛機， 起落架上的機輪用滑橇代替。2.1 減震器飛機在著陸接地瞬間或在不平的跑道上高速滑跑時，與地面發(fā)生劇烈的撞擊，除充氣輪胎可起小部分緩沖作用外，大部分撞擊能量要靠減震器吸收?，F(xiàn)代飛機上應(yīng)用最廣的是油液空氣減震器。當(dāng)減震器受撞擊壓縮時，空氣的作用相當(dāng)于彈簧，貯存能量。而油液以極高的速度穿過小孔，吸收大量撞擊能量，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使飛機撞擊后很快平穩(wěn)下來，不致顛簸不止。2.2 收放系統(tǒng)收放系統(tǒng)一般以液壓作為正常收放動力源，以冷氣、電力作為備用動力源。一般前起落架向前收入前機身， 而某些重型 運輸機 的前起落架是側(cè)向收起的。主起落架收放形式大致可分為沿翼展方向收放和翼弦方向收放兩種。收放位置鎖用來把起落架鎖定在收上和放下位置，以防止起落架在飛行中自動放下和受到撞擊時自動收起。對于收放系統(tǒng)，一般都有位置指示和警告系統(tǒng)。2.3 機輪和剎車系統(tǒng)機輪的主要作用是在地面支持收飛機的重量，減少飛機地面運動的阻力，吸收飛機著陸和地面運動時的一部分撞擊動能。主起落架上裝有剎車裝置，可用來縮短飛機著陸的滑跑距離，并使飛機在地面上具有良好的機動性。 機輪主要由輪轂和輪胎組成。 剎車裝置主要有彎塊式、 膠囊式和圓盤式三種。應(yīng)用最為廣泛的是圓盤式，其主要特點是摩擦面積大，熱容量大，容易維護。3 發(fā)展歷程在過去，由于飛機的飛行速度低，對飛機氣動外形的要求不十分嚴(yán)格，因此飛機的起落架都由固定的支架和機輪組成，這樣對制造來說不需要有很高的技術(shù)。當(dāng)飛機在空中飛行時，起落架仍然暴露在機身之外。隨著飛機飛行速度的不斷提高，飛機很快就跨越了音速的障礙，由于飛行的阻力隨著飛行速度的增加而急劇增加，這時，暴露在外的起落架就嚴(yán)重影響了飛機的氣動性能，阻礙了飛行速度的進一步提高。因此，人們便設(shè)計出了可收放的起落架，當(dāng)飛機在空中飛行時就將起落架收到機翼或機身之內(nèi)，以獲得良好的氣動性能，飛機著陸時再將起落架放下來。然而，有得必有失，這樣做的不足之處是由于起落架增加了復(fù)雜的收放系統(tǒng)，使得飛機的總重增加。但總的說來是得大于失，因此現(xiàn)代飛機不論是軍用飛機還是民航飛機，它們的起落架絕大部分都是可以收放的，只有一小部分 超輕型飛機 仍然采用固定形式的起落架（如蜜蜂系列超輕型飛機）。4 型式分類4.1 前三點式起落架飛機上使用最多的是前三點式起落架(圖 1a 起落架布置型式）。前輪在機頭下面遠離飛機重心處，可避免飛機剎車時出現(xiàn) “拿大頂 ”的危險。兩個主輪左右對稱地布置在重心稍后處，左右主輪有一定距離可保證飛機在地面滑行時不致傾倒。飛機在地面滑行和停放時，機身地板基本處于水平位置， 便于旅客登機和貨物裝卸。 重型飛機用增加機輪和支點數(shù)目的方法減低輪胎對跑道的壓力，以改善飛機在前線土跑道上的起降滑行能力 ,例如美國軍用運輸機 C-5A ，起飛重量達 348 噸，僅主輪就有 24 個,采用 4 個并列的多輪式車架（每個車架上有 6 個機輪），構(gòu)成 4 個并列主支點。加上前支點共有 5 個支點 ,但仍然具有前三點式起落架的性質(zhì)。優(yōu)點* 著陸簡單，安全可靠。若著陸時的實際速度大于規(guī)定值，則在主輪接地時，作用在主輪的撞擊力使迎角急劇減小，因而不可能產(chǎn)生象后三點式起落架那樣的“跳躍 ”現(xiàn)象。* 具有良好的方向穩(wěn)定性，側(cè)風(fēng)著陸時較安全。地面滑行時，操縱轉(zhuǎn)彎較靈活。* 無倒立危險，因而允許強烈制動，因此，可以減小著陸后的滑跑距離。* 因在停機、起、落滑跑時，飛機機身處于水平或接近水平的狀態(tài)，因而向下的視界較好，同時噴氣式飛機上的發(fā)動機排出的燃?xì)獠粫苯訃娤蚺艿?，因而對跑道的影響較小。缺點* 前起落架的安排較困難，尤其是對單發(fā)動機的飛機，機身前部剩余的空間很小。* 前起落架承受的載荷大、尺寸大、構(gòu)造復(fù)雜，因而質(zhì)量大。* 著陸滑跑時處于小迎角狀態(tài)， 因而不能充分利用空氣阻力進行制動。 在不平坦的跑道上滑行時，超越障礙 (溝渠、土堆等 )的能力也比較差。* 前輪會產(chǎn)生擺振現(xiàn)象， 因此需要有防止擺震的設(shè)備和措施， 這又增加了前輪的復(fù)雜程度和重量。盡管如此， 由于現(xiàn)代飛機的著陸速度較大， 并且保證著陸時的安全成為考慮確定起落架形式的首要決定因素，而前三點式在這方面與后三點式相比有著明顯的優(yōu)勢，因而得到最廣泛的應(yīng)用。4.2 后三點式起落架早期在螺旋槳飛機上廣泛采用后三點式起落架（圖1b 起落架布置型式 ）。其特點是兩個主輪在重心稍前處，尾輪在機身尾部離重心較遠。后三點起落架重量比前三點輕，但是地面轉(zhuǎn)彎不夠靈活，剎車過猛時飛機有 “拿大頂 ”的危險，現(xiàn)代飛機已很少采用。優(yōu)點一是在飛機上易于裝置尾輪。與前輪相比，尾輪結(jié)構(gòu)簡單，尺寸、質(zhì)量都較??；二是正常著陸時，三個機輪同時觸地，這就意味著飛機在飄落(著陸過程的第四階段)時的姿態(tài)與地面滑跑、停機時的姿態(tài)相同。也就是說，地面滑跑時具有較大的迎角，因此，可以利用較大的飛機阻力來進行減速，從而可以減小著陸時和滑跑距離。因此，早期的飛機大部分都是后三點式起落架布置形式。缺點(1) 在大速度滑跑時，遇到前方撞擊或強烈制動，容易發(fā)生倒立現(xiàn)象 (俗稱拿大頂 )。因此為了防止倒立，后三點式起落架不允許強烈制動，因而使著陸后的滑跑距離有所增加。(2) 如著陸時的實際速度大于規(guī)定值，則容易發(fā)生 “跳躍 ”現(xiàn)象。因為在這種情況下，飛機接地時的實際迎角將小于規(guī)定值，使機尾抬起，只是主輪接地。接地瞬間，作用在主輪的撞擊力將產(chǎn)生抬頭力矩，使迎角增大，由于此時飛機的實際速度大于規(guī)定值，導(dǎo)致升力大于飛機重力而使飛機重新升起。以后由丁速度很快地減小而使飛機再次飄落。這種飛機不斷升起飄落的現(xiàn)象，就稱為“跳躍 ”。如果飛機著陸時的實際速度遠大于規(guī)定值，則跳躍高度可能很高， 飛機從該高度下落， 就有可能使飛機損壞。(3) 在起飛、降落滑跑時是不穩(wěn)定的。如過在滑跑過程中，某些干擾(側(cè)風(fēng)或由于路面不平，使兩邊機輪的阻力不相等)使飛機相對其軸線轉(zhuǎn)過一定角度，這時在支柱上形成的摩擦力將產(chǎn)生相對于飛機質(zhì)心的力矩，它使飛機轉(zhuǎn)向更大的角度。(4) 在停機、起、落滑跑時，前機身仰起，因而向下的視界不佳?；谝陨先秉c， 后三點式起落架的主導(dǎo)地位便逐漸被前三點式起落架所替代， 目前只有一小部分小型和低速飛機仍然采用后三點式起落架。4.3 自行車式起落架還有一種用得不多的自行車式起落架，它的前輪和主輪前后布置在飛機對稱面內(nèi)（即在機身下部） ，重心距前輪與主輪幾乎相等。為防止轉(zhuǎn)彎時傾倒，在機翼下還布置有輔助小輪（圖1c起落架布置型式）。這種布置型式由于起飛時抬頭困難而較少采用。4.4 多支柱式起落架這種起落架的布置形式與前三點式起落架類似，飛機的重心在主起落架之前，但其有多個主起落架支柱，一般用于大型飛機上。如美國的波音 747 旅客機、 C-5A( 軍用運輸機（起飛質(zhì)量均在350 噸以上 )以及蘇聯(lián)的伊爾 86 旅客機 (起飛質(zhì)量 206 噸)。顯然，采用多支柱、多機輪可以減小起落架對跑道的壓力，增加起飛著陸的安全性。在這四種布置形式中， 前三種是最基本的起落架形式，多支柱式可以看作是前三點式的改進形式。目前，在現(xiàn)代飛機中應(yīng)用最為廣泛的起落架布置形式就是前三點式。5 結(jié)構(gòu)分類5.1 構(gòu)架式起落架構(gòu)架式起落架的主要特點是：它通過承力構(gòu)架將機輪與機翼或機身相連。承力構(gòu)架中的桿件及減震支柱都是相互鉸接的。它們只承受軸向力(沿各自的軸線方向)而不承受彎矩。因此，這種結(jié)構(gòu)的起落架構(gòu)造簡單，質(zhì)量也較小，在過去的輕型低速飛機上用得很廣泛。但由于難以收放，現(xiàn)代高速飛機基本上不采用。5.2 支柱式起落架支柱式起落架的主要特點是：減震器與承力支柱合而為一，機輪直接固定在減震器的活塞桿上。減震支柱上端與機翼的連接形式取決于收放要求。對收放式起落架，撐桿可兼作收放作動筒。扭矩通過扭力臂傳遞， 亦可以通過活塞桿與減震支柱的圓筒內(nèi)壁采用花鍵連接來傳遞。造簡單緊湊，易于放收，而且質(zhì)量較小，是現(xiàn)代飛機上廣泛采用的形式之一。這種形式的起落架構(gòu)支柱式起落架的缺點是： 活塞桿不但承受軸向力， 而且承受彎矩，因而容易磨損及出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，使減震器的密封性能變差，不能采用較大的初壓力。5.3 搖臂式起落架搖臂式起落架的主要特點是： 機輪通過可轉(zhuǎn)動的搖臂與減震器的活塞桿相連。 減震器亦可以兼作承力支柱。這種形式的活塞只承受軸向力，不承受彎矩，因而密封性能好，可增大減震器的初壓力以減小減霞器的尺寸，克服了支柱式的缺點，在現(xiàn)代飛機上得到了廣泛的應(yīng)用。搖臂式起落架的缺點是構(gòu)造較復(fù)雜，接頭受力較大，因此它在使用過程中的磨損亦較大。