民航飞机起落架简介

飞机起落架系统简介飞机起落架系统简介 起落架是飞机的重要部件 用来保证飞机在地面灵活运动 减小飞机着陆撞击与颠簸 滑行刹车减速 收上起落架减小飞行阻力 放下支持飞机 本文将简要介绍现代民用飞机起 落架的组成及工作 一 一 起落架的作用起落架的作用 起落架就是飞机在地面停放 滑行 起飞着陆滑跑时用于支撑飞机重力 承受相应载荷 的装置 概括起来 起落架的主要作用有以下四个 1 承受飞机在地面停放 滑行 起飞着陆滑跑时的重力 2 承受 消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击和颠簸能量 3 滑跑与滑行时的制动 4 滑跑与滑行时操纵飞机 二 起落架的配置形式起落架的配置形式 起落架的布置形式是指飞机起落架支柱 支点 的数目和其相对于飞机重心的布置特点 目前 飞机上通常采用四种起落架形式 1 后三点式 这种起落架有一个尾支柱和两个主起落架 并且飞机的重心在主起落架 之后 后三点式起落架的结构简单 适合于低速飞机 因此在四十年代中叶以前曾得到广泛 的应用 目前这种形式的起落架主要应用于装有活塞式发动机的轻型 超轻型低速飞机上 后三点式起落架具有以下优点 1 在飞机上易于装置尾轮 与前轮相比 尾轮结构简单 尺寸 质量都较小 2 正常着陆时 三个机轮同时触地 这就意味着飞机在飘落 着陆过程的第四阶段 时的姿态与地面滑跑 停机时的姿态相同 也就是说 地面滑跑时具有较大的迎角 因此 可以利用较大的飞机阻力来进行减速 从而可以减小着陆时和滑跑距离 因此 早期的飞机大部分都是后三点式起落架布置形式 随着飞机的发展 飞行速度的不断提高 后三点式起落架暴露出了越来越多的缺点 1 在大速度滑跑时 遇到前方撞击或强烈制动 容易发生倒立现象 俗称拿大顶 因此 为了防止倒立 后三点式起落架不允许强烈制动 因而使着陆后的滑跑距离有所增加 2 如着陆时的实际速度大于规定值 则容易发生 跳跃 现象 因为在这种情况下 飞 机接地时的实际迎角将小于规定值 使机尾抬起 只是主轮接地 接地瞬间 作用在主轮的 撞击力将产生抬头力矩 使迎角增大 由于此时飞机的实际速度大于规定值 导致升力大于 飞机重力而使飞机重新升起 以后由于速度很快地减小而使飞机再次飘落 这种飞机不断升 起飘落的现象 就称为 跳跃 如果飞机着陆时的实际速度远大于规定值 则跳跃高度可 能很高 飞机从该高度下落 就有可能使飞机损坏 3 在起飞 降落滑跑时是不稳定的 如处在滑跑过程中 某些干扰 侧风或由于路面不 平 使两边机轮的阻力不相等 使飞机相对其轴线转过一定角度 这时在支柱上形成的摩擦 力将产生相对于飞机质心的力矩 它使飞机转向更大的角度 4 在停机 起 落滑跑时 前机身仰起 因而向下的视界不佳 基于以上缺点 后三点式起落架的主导地位便逐渐被前三点式起落架所替代 目前只有 一小部分小型和低速飞机仍然采用后三点式起落架 2 前三点式 这种起落架有一个前支柱和两个主起落架 并且飞机的重心在主起落架 之前 前三点式起落架是目前大多数飞机所采用的起落架布置形式 与后三点式起落架相比 较 前三点式起落架更加适合于高速飞机的起飞降落 前三点式起落架的主要优点有 1 着陆简单 安全可靠 若着陆时的实际速度大于规定值 则在主轮接地时 作用在 主轮的撞击力使迎角急剧减小 因而不可能产生象后前三点式起落架那样的 跳跃 现象 2 具有良好的方向稳定性 侧风着陆时较安全 地面滑行时 操纵转弯较灵活 3 无倒立危险 因而允许强烈制动 因此 可以减小着陆后的滑跑距离 4 因在停机 起 落滑跑时 飞机机身处于水平或接近水平的状态 因而向下的视界 较好 同时喷气式飞机上的发动机排出的燃气不会直接喷向跑道 因而对跑道的影响较小 然而 前三点式起落架依然存在许多缺点 1 前起落架的安排较困难 尤其是对单发动机的飞机 机身前部剩余的空间很小 2 前起落架承受的载荷大 尺寸大 构造复杂 因而质量大 3 着陆滑跑时处于小迎角状态 因而不能充分利用空气阻力进行制动 在不平坦的跑 道上滑行时 超越障碍 沟渠 土堆等 的能力也比较差 4 前轮会产生摆振现象 因此需要有防止摆震的设备和措施 这又增加了前轮的复杂 程度和重量 尽管如此 由于现代飞机的着陆速度较大 并且保证着陆时的安全成为考虑确定起落架 形式的首要决定因素 而前三点式在这方面与后三点式相比有着明显的优势 因而得到最广 泛的应用 3 自行车式 这种起落架除了在飞机重心前后各有一个主起落架外 还具有翼下支柱 即在飞机的左 右机翼下各有一个辅助轮 无论是前三点式起落架还是后三点式起落架 其主轮都是布置在机翼下方 因此飞行时 都将主轮收入机翼内 但有一些飞机的机翼非常薄 或者是布置了其它结构设备 因此难于 将主起落架收入机翼内 这种飞机 特别是采用上单翼的轰炸机 往往采用自行车式起落架 如美国的 同温层堡垒 B 52 等 由于自行车式起落架的两个主轮都在机身轴线上 飞行 时直接收入机身内 而只在左右机翼下各装一个较小的辅助轮 自行车式起落架虽然解决了主起落架的收放问题 但同时也带来了诸多的缺点 1 前起落架承受的载荷较大 而使尺寸 质量增大 2 起飞滑跑时不易离地而使起飞滑跑距离增大 为使飞机达到起飞迎角 需要依靠专 门措施 例如在起飞滑跑时伸长前起落架支柱长度或缩短后起落架支柱长度 3 不能采用主轮刹车的方法 而必须采用转向操纵机构实现地面转弯等 由于以上的不利因素 除非是不得以 一般不采用自行车起落架 目前仅有少数飞机采 用这种起落架布局形式 如美国的 海鹞 AV 8 垂直起降战斗机等 4 多支柱式 这种起落架的布置形式与前三点式起落架类似 飞机的重心在主起落架之 前 但其有多个主起落架支柱 一般用于大型飞机上 如美国的波音 747 旅客机 C 5A 军 用运输机 起飞质量均在 350 吨以上 以及苏联的伊尔 86 旅客机 起飞质量 206 吨 显然 采用多支柱 多机轮可以减小起落架对跑道的压力 增加起飞着陆的安全性 在这四种布置形式中 前三种是最基本的起落架形式 多支柱式可以看作是前三点式的 改进形式 目前 在现代飞机中应用最为广泛的是前三点式 三 三 起落架的结构形式起落架的结构形式 起落架一般由减震器 机轮 刹车装置和收放作动筒等组成 起落架的结构形式可分为 构架式 支柱式和摇臂式三种 一 构架式起落架 构架式起落架的主要特点是 它通过承力构架将机轮与机翼或机身相连 承力构架中的 杆件及减震支柱都是相互铰接的 它们只承受轴向力 沿各自的轴线方向 而不承受弯矩 因 此 这种结构的起落架构造简单 质量也较小 在过去的轻型低速飞机上用得很广泛 但由 于难以收放 现代高速飞机基本上不采用 二 支柱式起落架 支柱式起落架的主要特点是 减震器与承力支柱合而为一 机轮直接固定在减震器的活 塞杆上 减震支柱上端与机翼的连接形式取决于收放要求 对收放式起落架 撑杆可兼作收 放作动筒 扭矩通过扭力臂传递 亦可以通过活塞杆与减震支柱的圆筒内壁采用花键连接来 传递 这种形式的起落架构造简单紧凑 易于放收 而且质量较小 是现代飞机上广泛采用 的形式之一 支柱式起落架的缺点是 活塞杆不但承受轴向力 而且承受弯矩 因而容易磨损及出现 卡滞现象 使减震器的密封性能变差 不能采用较大的初压力 三 摇臂式起落架 摇臂式起落架的主要特点是 机轮通过可转动的摇臂与减震器的活塞杆相连 减震器亦 可以兼作承力支柱 这种形式的活塞只承受轴向力 不承受弯矩 因而密封性能好 可增大 减震器的初压力以减小减震器的尺寸 克服了支柱式的缺点 在现代飞机上得到了广泛的应 用 摇臂式起落架的缺点是构造较复杂 接头受力较大 因此它在使用过程中的磨损亦较大 四 起落架的基本组成及其功用四 起落架的基本组成及其功用 根据现代飞机起落架的功用及工作要求 其基本组成包括减震支柱 扭力臂 轮胎 收 放机构 地面安全装置 主轮刹车装置与前轮转弯机构等 大型客机主起落架多采用支柱套 筒式加四轮小车式滑行装置 除基本组成外还包括侧撑杆与阻力撑杆 稳定减震器 刹车平 衡机构 轮架及翻转机构等 各组成的功用简述如下 减震支柱上端与机体铰接 下端固结轮轴或铰接轮架 收放时绕铰接处转动 主要功用 是承受 传递地面载荷 减小着陆撞击颠簸 扭力臂的上 下两臂由螺栓铰连 上臂连接支柱外筒 下臂连接支柱内筒 主要承受 传递扭转力矩 防止支柱内 外筒相对旋转 侧撑杆由上 下撑杆铰接而成 上连机体下连减震支柱 主要减小支柱的侧向载荷 有 的与收放动作筒合用 有的则与撑杆式放下锁合用 阻力撑杆上连机体下连减震支柱 主要保证减震支柱前 后方向工作稳定 减小支柱水 平方向的荷载 减震器 飞机在着陆接地瞬间或在不平的跑道上高速滑跑时 与地面发生剧烈的撞击 除充气轮胎可起小部分缓冲作用外 大部分撞击能量要靠减震器吸收 现代飞机上应用最广 的是油液空气减震器 当减震器受撞击压缩时 空气的作用相当于弹簧 贮存能量 而油液 以极高的速度穿过小孔 吸收大量撞击能量 把它们转变为热能 使飞机撞击后很快平稳下 来 不致颠簸不止 轮架翻转机构在起落架收上时使轮架翻转约 90 以便收轮入舱 定位器保证着陆时放 正小车式轮架 机轮和刹车系统机轮的主要作用是在地面支持收飞机的重量 减少飞机地面运动的阻 力 吸收飞机着陆和地面运动时的一部分撞击动能 主起落架上装有刹车装置 可用来缩短 飞机着陆的滑跑距离 并使飞机在地面上具有良好的机动性 机轮主要由轮毂和轮胎组成 刹车装置主要有弯块式 胶囊式和圆盘式三种 应用最为广泛的是圆盘式 其主要特点是摩 擦面积大 热容量大 容易维护 五 五 起落架收放系统起落架收放系统 现代飞机起落架都是可收放式的 收上起落架飞行不仅可以减小阻力 而且有利于飞机 姿式控制 因此起落架的收放直接影响到飞机着陆性能 民用飞机主要起落架收放方向有沿机翼展向与弦向两种 前 主起落架均收入专门的轮 舱内 并由舱门掩盖 多数单发飞机和部分多发飞机 以及发动机装与尾部的飞机 主起落架沿翼展方向内收 入根部机翼舱或机身舱内 a b 少数沿机翼展向外收入机舱内 c 两边机翼根部有发 动机的军用机 起落架的收放系统包括 收放动作装置 收放位置锁定装置 舱门收放及协调装置 操 纵控制与位置信号 地面安全装置 应急放下装置 收放动作筒是起落架收放的传动机构 现代飞机起落架收放由手柄或电门操控 控制液 压换向阀 使液压进入动作筒转动起落架收放 保证收放时间与平稳上锁 不同飞机起落架 收放的高度 速度等条件不一样 使用时应严格按照规定执行 收上锁将起落架固定在收上位 防止飞行中自动掉下来 放下锁将起落架固定在放下位 防止受到地面撞击而收起 位置锁一般为机械式 也有的飞机采用收上液压锁 当起落架 收上到位时 将油液封闭与传动管路 使动作筒不能移动 从而固定起落架 机械式位置锁有挂钩式与撑杆式两种 收上锁除液压锁外均为挂钩锁 放下锁都为机械 式 除少数飞机前起落架采用挂钩式放下锁 民用客机起落架多数采用撑杆式放下锁 撑杆式放下锁由可折斜撑杆 可折锁杆 开锁动作筒等组成 当动作筒作动起落架放下 到位时 可折叠撑杆伸直 带一定过绕度 顶住起落架不能收起 可折叠锁杆 保险撑杆 在弹簧力作用下伸直顶住斜撑杆转动关节 有的飞机为钩住转动关节凸台 以此将起