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起落架
起落架
起落架(起落架)
起落架（Undercarriage）是航空器下部用于起飛降落或地面（或水面）滑行時支撐航空器并用于地面（或水面）移動的附件裝置。起落架是唯一一種支撐整架飛機(jī)的部件，因此它是飛機(jī)不可分缺的一部份；沒有它，飛機(jī)便不能在地面移動。當(dāng)飛機(jī)起飛后，可以視飛機(jī)性能而收回起落架。
目錄 發(fā)展演變 基本組成 布置型式 結(jié)構(gòu)分類 收縮展開 發(fā)展演變在過去，由于飛機(jī)的飛行速度低，對飛機(jī)氣動外形的要求不十分嚴(yán)格，因此飛機(jī)的起落架都由固定的支架和機(jī)輪組成，這樣對制造來說不需要有很高的技術(shù)。當(dāng)飛機(jī)在空中飛行時，起落架仍然暴露在機(jī)身之外。隨著飛機(jī)飛行速度的不斷提高，飛機(jī)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(jī)的氣動性能，阻礙了飛行速度的進(jìn)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(jī)在空中飛行時就將起落架收到機(jī)翼或機(jī)身之內(nèi)，以獲得良好的氣動性能，飛機(jī)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(jī)的總重增加。但總的說來是得大于失，因此現(xiàn)代飛機(jī)不論是軍用飛機(jī)還是民航飛機(jī)，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(jī)仍然采用固定形式的起落架（如蜜蜂系列超輕型飛機(jī)）。
基本組成綜述
為適應(yīng)飛機(jī)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(jī)輪。為了縮短著陸滑跑距離，機(jī)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(jī)構(gòu)、前輪減擺器和轉(zhuǎn)彎操縱機(jī)構(gòu)等。承力支柱將機(jī)輪和減震器連接在機(jī)體上，并將著陸和滑行中的撞擊載荷傳遞給機(jī)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(jī)構(gòu)可以增加飛機(jī)地面轉(zhuǎn)彎的靈活性。對于在雪地和冰上起落的飛機(jī)，起落架上的機(jī)輪用滑橇代替。
減震器
飛機(jī)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(jī)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(jī)撞擊后很快平穩(wěn)下來，不致顛簸不止。
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(jī)身，而某些重型運(yùn)輸機(jī)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)。
機(jī)輪和剎車系統(tǒng)
機(jī)輪的主要作用是在地面支持收飛機(jī)的重量，減少飛機(jī)地面運(yùn)動的阻力，吸收飛機(jī)著陸和地面運(yùn)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(jī)著陸的滑跑距離，并使飛機(jī)在地面上具有良好的機(jī)動性。機(jī)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(diǎn)是摩擦面積大，熱容量大，容易維護(hù)。
轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)
操縱飛機(jī)在地面轉(zhuǎn)彎有兩種方式，一種是通過主輪單剎車或調(diào)整左右發(fā)動機(jī)的推力（拉力）使飛機(jī)轉(zhuǎn)彎；而另一種方式是通過前輪轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)操縱前輪偏轉(zhuǎn)使飛機(jī)轉(zhuǎn)彎。輕型飛機(jī)一般采用前一種方式；而中型及以上的飛機(jī)因轉(zhuǎn)彎困難，大多裝有前輪轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)。另外，有些重型飛機(jī)在轉(zhuǎn)彎操縱時，主輪也會配合前輪偏轉(zhuǎn)，提高飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎性能。
布置型式前三點(diǎn)式起落架
飛機(jī)上使用最多的是前三點(diǎn)式起落架(圖1a[起落架布置型式]）。前輪在機(jī)頭下面遠(yuǎn)離飛機(jī)重心處，可避免飛機(jī)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(jī)在地面滑行時不致傾倒。飛機(jī)在地面滑行和停放時，機(jī)身地板基本處于水平位置，便于旅客登機(jī)和貨物裝卸。重型飛機(jī)用增加機(jī)輪和支點(diǎn)數(shù)目的方法減低輪胎對跑道的壓力，以改善飛機(jī)在前線土跑道上的起降滑行能力,例如美國軍用運(yùn)輸機(jī)C-5A，起飛重量達(dá)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(jī)輪），構(gòu)成4個并列主支點(diǎn)。加上前支點(diǎn)共有5個支點(diǎn),但仍然具有前三點(diǎn)式起落架的性質(zhì)。 優(yōu)點(diǎn) （1） 著陸簡單，安全可靠。若著陸時的實(shí)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(diǎn)式起落架那樣的“跳躍”現(xiàn)象。 （2）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。 （3）無倒立危險，因而允許強(qiáng)烈制動，因此，可以減小著陸后的滑跑距離。 （4）因在停機(jī)、起、落滑跑時，飛機(jī)機(jī)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(jī)上的發(fā)動機(jī)排出的燃?xì)獠粫苯訃娤蚺艿�，因而對跑道的影響較小。 缺點(diǎn) （1）前起落架的安排較困難，尤其是對單發(fā)動機(jī)的飛機(jī)，機(jī)身前部剩余的'空間很小。 （2）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。 （3）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(jìn)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。 （4） 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(jī)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(diǎn)式在這方面與后三點(diǎn)式相比有著明顯的優(yōu)勢，因而得到最廣泛的應(yīng)用。
后三點(diǎn)式起落架
早期在螺旋槳飛機(jī)上廣泛采用后三點(diǎn)式起落架。其特點(diǎn)是兩個主輪在重心稍前處，尾輪在機(jī)身尾部離重心較遠(yuǎn)。后三點(diǎn)起落架重量比前三點(diǎn)輕，但是地面轉(zhuǎn)彎不夠靈活，剎車過猛時飛機(jī)有“拿大頂”的危險，現(xiàn)代飛機(jī)已很少采用。 優(yōu)點(diǎn) （1）后三點(diǎn)式起落架整體構(gòu)造比較簡單，重量也較輕。 （2）在螺旋槳飛機(jī)上容易配置。螺旋槳飛機(jī)要產(chǎn)生大的推力槳葉就很大，這不得不迫使飛機(jī)設(shè)計安裝時提高螺旋槳發(fā)動機(jī)的離地高度，而正好裝有后三點(diǎn)式起落架的飛機(jī)停留在地面時機(jī)頭抬起很高迎角很大。 （3）在飛機(jī)上易于裝置尾輪。與前輪相比，尾輪結(jié)構(gòu)簡單，尺寸、質(zhì)量都較小； （4）正常著陸時，三個機(jī)輪同時觸地，這就意味著飛機(jī)在飄落(著陸過程的第四階段)時的姿態(tài)與地面滑跑、停機(jī)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(jī)阻力來進(jìn)行減速，從而可以減小著陸時和滑跑距離。因此，早期的飛機(jī)大部分都是后三點(diǎn)式起落架布置形式。 缺點(diǎn) (1)在大速度滑跑時，遇到前方撞擊或強(qiáng)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(diǎn)式起落架不允許強(qiáng)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(shí)際速度大于規(guī)定值，則容易發(fā)生“跳躍”現(xiàn)象。因?yàn)樵谶@種情況下，飛機(jī)接地時的實(shí)際迎角將小于規(guī)定值，使機(jī)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(jī)的實(shí)際速度大于規(guī)定值，導(dǎo)致升力大于飛機(jī)重力而使飛機(jī)重新升起。以后由于速度很快地減小而使飛機(jī)再次飄落。這種飛機(jī)不斷升起飄落的現(xiàn)象，就稱為“跳躍”。如果飛機(jī)著陸時的實(shí)際速度遠(yuǎn)大于規(guī)定值，則跳躍高度可能很高，飛機(jī)從該高度下落，就有可能使飛機(jī)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(jī)輪的阻力不相等)使飛機(jī)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(jī)質(zhì)心的力矩，它使飛機(jī)轉(zhuǎn)向更大的角度。 (4)在停機(jī)、起、落滑跑時，前機(jī)身仰起，因而向下的視界不佳。 基于以上缺點(diǎn)，后三點(diǎn)式起落架的主導(dǎo)地位便逐漸被前三點(diǎn)式起落架所替代，只有一小部分小型和低速飛機(jī)仍然采用后三點(diǎn)式起落架。
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(jī)對稱面內(nèi)（即在機(jī)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(jī)翼下還布置有輔助小輪。這種布置型式由于起飛時抬頭困難而較少采用。
多支柱式起落架
這種起落架的布置形式與前三點(diǎn)式起落架類似，飛機(jī)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(jī)上。如美國的波音747客機(jī)、C-5A(軍用運(yùn)輸機(jī)（起飛質(zhì)量均在350噸以上)以及蘇聯(lián)的伊爾86客機(jī)(起飛質(zhì)量206噸)。顯然，采用多支柱、多機(jī)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(diǎn)式的改進(jìn)形式，在現(xiàn)代飛機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的起落架布置形式就是前三點(diǎn)式。
結(jié)構(gòu)分類構(gòu)架式起落架
構(gòu)架式起落架的主要特點(diǎn)是：它通過承力構(gòu)架將機(jī)輪與機(jī)翼或機(jī)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(jī)上用得很廣泛。但由于難以收放，現(xiàn)代高速飛機(jī)基本上不采用。
支柱式起落架
支柱式起落架的主要特點(diǎn)是：減震器與承力支柱合而為一，機(jī)輪直接固定在減震器的活塞桿上。減震支柱上端與機(jī)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。這種形式的起落架構(gòu)造簡單緊湊，易于放收，而且質(zhì)量較小，是現(xiàn)代飛機(jī)上廣泛采用的形式之一。 支柱式起落架的缺點(diǎn)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。
搖臂式起落架
搖臂式起落架的主要特點(diǎn)是：機(jī)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(diǎn)，在現(xiàn)代飛機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。搖臂式起落架的缺點(diǎn)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。
浮筒式起落架
浮筒式起落架是應(yīng)用于水陸兩棲飛機(jī)上，由于水陸兩棲飛機(jī)需要能夠安全降落在水上和陸上，因此浮筒式起落架除了設(shè)有普通可收縮的機(jī)輪外，還設(shè)有專在水上降落、不能收回的浮筒。浮筒式起落架的機(jī)輪是收回在浮筒之內(nèi)，為了方便在水面轉(zhuǎn)向，有些浮筒的尾端還有裝尾舵。
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