翻译论文(原文+译文)

七七 起落架起落架 7 1 概述概述 第六章说明如何到达一个新的初步航空器配置项目从零开始 与期望满足您的市场规范 为了更深入的介绍 下一个任务是把相对位置飞机起落架 也叫起落装置 重心准确地在第八 章建立起来 本章谈到的内容很广泛 但起落架没有详细设计 相反 它专注于那些有关的方面 起落架在布局和定型的概念设计研究阶段 更多关于起落架设计的细节在引用的参考中 本章首先介绍了起落架车辆的地面处理 其次是基本定义 术语 信息用于设计过程和整 合与一架飞机 最后 布局的方法给出了起落架和轮胎尺寸的确定 需要相当多的关注着起 落架位置和确定轮胎的尺寸和几何的细节 以避免危险期操作 这本书的基本限制主题的程 度要求起落架的定位和车轮及轮胎相配合 这些基础都显示在飞机三维草图上 与轮胎相关 的信息也会在这一章中出现 起落架是一个复杂而沉重的物体 所以制造起来相当昂贵 应该慎重而正确地使用它的第 一次 飞机设计师应该知道操作的基础 将细节留给那些专攻起落架作为一个系统的人结合 飞机作为一个子系统 飞机设计师在起落架的概念阶段需要咨询起落架专家 飞机重心的位置起落架铺设中是非常重要的 最初 重心的位置是从统计数据和过去的经 历中猜测出来的 一旦基本的起落架给出相应的解释 第 8 章讲述了飞机重量估算和重心位 置 迭代评估遵从由于猜测和估计重心的位置之间不同导致的修改起落架位置原理 最后迭 代的发生在飞机大小介绍的第 11 章之后 起落架 作为一个主要的组成部分 在飞行过程中在它的延伸位置引起了相当大的阻力 因此 它的飞机内缩模线是必要的 以减少阻力 表明早期进化设计的一个尾拖类型的起落架 几乎消失了 他已经取代前轮式三轮车类型 有趣的是 第一个前轮起落架设计出现于1908 年在寇蒂斯飞机上 爆裂轮胎在飞机起飞和降落是很危险的 协和飞机坠毁是由于一个很少 见的轮胎爆破但是设计师必须从这样的情况吸取教训 在过去 飞机制造商在垂直整合的工业装置中进行起落架设计 今天 其复杂性创造了专业 团体 例如 法国的梅西埃和英国的道蒂 是专门起落架设计 从而使其管理和集成更有效率 从而更好的设计 然而 对于小飞机在这类俱乐部和私人用途 生产商可以制造自己的起落架 大部分是固定的类型 7 1 1 要学会什么要学会什么 本章涵盖下列主题 第7 2节 起落架系统和它的功能的介绍 第7 3节 起落架的类型 第7 4节 起落架布局相对应的重心 术语和定义 第7 5节 起落架的收放问题 第7 6节 起落架设计驱动器和注意事项 第7 7节 起落架在飞机落地时旋转的表现 第7 8节 起落架轮子安放的类型 第7 9节 车轮上的荷载 减震器 及挠度 第7 10节 平整度类型 第7 11节 轮胎命名 设计 及类型 第7 12节 轮胎与地面的摩擦 轧制 制动系数 第7 13节 起落架布局方法 第7 14节 样例 第7 15节 综合考虑 第7 16节 起落架和轮胎数据 课程内容7 1 2 读者将在第六章全面得了解前轮式三轮起落架和其在飞机上适合的位置 第一个任务是确 保是安全的并且满足布局的功能 然后是确定车轮和轮胎的尺寸以完成布局 当飞机重心位 置仍然不清楚时这部分工作就需要计算的工作了 作者建议读者准备为了多次运算的电子数 据表格因为在重心和飞机尺寸确定之后才会跟着产生迭代 7 2介绍 图7 1 Antanov 225 Mriya 主起落架 7 2 介绍介绍 起落架 也被称为起落装置 是一个重要的飞机部件它具有下列功能 1 支持飞机在地面 或拖走 2 车辆和地面驾驶器用飞机自己的力量 3 起飞跑 4 在跑道上登陆和制动 因 为这些原因作者更喜欢undercarriage这个术语而不是landing gear 这是由于前者功能上 包含了比单纯的着陆更多的东西 一旦飞机在空中飞行 起落架就会变成累赘可以通过收起 来使其减轻拖累 起落架被视为一个子系统组成的一个强有力的支持主轴 例如 支撑和重型减振器由于解 决重着陆迅速下降 无论是无意地或是在跑道长度短的航空母舰的船上 起落架有一个转向 机构与摆振控制 例如 控制动力失稳 车轮振荡的支持轴和支撑轴 车轮制动器有重型 造 成温度达到较高水平 导致一个潜在的火灾隐患 大力刹车需要重型轮胎 磨迅速并经常换 上新的 大多数起落架被设计成可收回的 长度较长的在收起时有可折叠的铰接运动 起落 架收液压驱动机制 越小的飞机可能需要一个电机驱动 起落架是一个复杂的系统 主要是世界上最大的飞机 例如 Antanov 225 示于图 7 1 注 相对大小的照片 这是一个对准系统 见7 3节 携带7个支柱 例如 支持轴减震器 每边 每一个载着两个轮子 总数为32轮 当四个鼻轮增加时 2 2 7 4 32 飞机上的起落架装载内置是空间紧凑式的 结合部分完全允许 配载湾位于机翼和 或机 身 或有时在机翼吊舱安装 根据现实的细节设计考虑飞机设计师在概念的阶段 这是一个具 有挑战性的任务 为结构设计人员建立一个令人满意的设计 整合所有的关系和功能与机体 的起落架 作者推荐保持起落架布局设计尽可能简单为了更好的可靠性和可维护性不用太多 的清晰度和 或置物空间在一架飞机 参考7 4提供更多的细节 起落架 图7 1 起落架类型 陆地 一个大型飞机的重量足以破坏金属跑道 因此 它的重量分布在许多轮子在对准系统 它 本身就具有产品内陷 起落架质量不能包含高达7 通常是4 5 的MTOM大型飞机 它可以 重达3吨相应的成本上升到5 的飞机总金额 可以和阻力10 20 的航班总阻力 根据大小 越小的飞机有较高比例的阻力 对于小的低速飞机起落架没有流线的低成本的固定的护罩 阻力可能高达将近1 3的航班总阻力 起落架的设计应根据飞机类型中衍生出的最关键的配置 一般来说 它是最长的 因此最 重的 需要最长的支撑清理后机身最大旋转 为缩小版的类型中 协助重量轻点的一点改进 同时又能保留相当数量的部件通用性 降低成本 一般来说 所有的变体轮胎是相同的大小 其他特殊类型的起落架没有涉及 今天 所有的 飞船 是两栖的和可伸缩的起落架 起 落架的类型划分的在下一个部分 第7 15节提供统计 猎鹰式超 STOL B52 有一个自行车 式的飞机起落架 这些决定对于设计师来说是很困难的 因为没有容易的选择除了自行车类 型 但其需要一个悬臂梁支持以防止翼轮从两边自卸 安装滑动垫木的飞机是为了应用于滑 跑平台 滑动垫木安装好的或更换车轮 或者滑翔机在草地的操作的领域 一些 着陆滑跑 时 尾部擦地的飞机 需要使用一个滑轨而不是尾轮 要想用特别的设计可以用发射车来起 飞 然而 降落是另一回事 7 3 起落架的类型起落架的类型 起落架有一个附件档点到飞机上 可以有不止一个支撑 即 支持点 图1将各种类型行进 初步分类 因为 如果每一个支持点有一个支撑 旁有一个轮子 像普通的自行车类似的指 示 例如 这架客机有五个支持点 即 机身前轮 两个轮子 轮子和两个机翼 见图7 11 和许 多车轮和支撑 鼻型轮式三轮车起落架 在这本书中提到过的 到目前为止 是占统治地位的类型 尾轮的 类型 例如 固定起落架 能引起更少阻力 提高飞机的速度2 3 然而 在地上 筹集了钝头 损害能见度和更容易 地循环 在第7 7节介绍 目前 尾轮适合轻些飞机 7 4 起落架布局 术语和定义起落架布局 术语和定义 图7 2 起落架支柱和标杆类型 起落架最简单的形式是最早使用刚性桥式但是它没有应用很长的时间 某种形式的减振器 被当代中所钟爱 支撑与减振器设计成很多不同的种类 如图7 2所示 当一个支撑不止有一 个轮子 它被视为一个标杆 详见图 有一个范围不包括在标杆设计图形 7 4 起落架布局 术语和定义起落架布局 术语和定义 飞机重心的位置在设置一个飞机轮子位置时候是一个最重要考虑因素 基本上 起落架由 轮子在支柱上连接到飞机端头 将车轮的几何参数相对于飞机重心位置如图7 3所示 随着基 本命名的相关参数 几何定义如下 车轮基地 之间的距离前后轮轴在垂直平面的对称 车轮踏面或车轮轨迹 主要车轮之间的距离在横向平面的飞机 车轮轮迹的基地和确定飞机的转弯半径 见7 7节 在地面上 飞机的相对位置最前面的重 心车轮的基地和轮迹变化决定飞机的特点 推翻角 是最大的角度为飞机倾斜CG的顶部 主要轮 如果超过 飞机就会向一边倾覆 角的决定作用显示在图7 3中 尖端失速不确切 的是在x轴 例如 横盘 当一个下单翼飞机能有一个翼尖接触地面在 就达到了 失速出现轴 线加入钝头轮轴和主轮地面接触点 翼肋是很可能撞到地面 图7 3飞 机起落架重心相对位置布局 最好是保持一个低角度 避免飞机翻 价值取决于表面的机场 且变化趋势随更高的地面 摩擦 简化了但仍具有代表性是的 典型值用于这本书跟 见参考文献为更多的细节 对于 一个已经铺好的跑道 保持少于60度角度 而一个为准备好的跑道 它应小于50度 有飞机 35 大部分的飞机之间有 40到50度 一架飞机如果失去了最后段的重心也可以向后倾 覆 这主要发生在三轮式的起落架中 如果重心在尾轮飞机的主轮前面也可能向后倾覆 图 7 4 关于车轮和支撑参数的定义对于在飞机重心之前的前轮更加适合在图7 5中 这些都不是 在概念设计阶段的关键项目并且可以从课程中省略 在工业中 这些参数处于早期阶段 7 5 起落架收起落架收放放 图7 5 标志角和小道角度 1 后倾角或者倾斜角 主轴轴之间的角度和垂直线从地面接触点轴的旋转 2 后倾长度 车轮地面接触点和主轴垂直距离 3 尾部 车轮地面接触点和轴地面接触点的距离 4 支管 车轮轴与主轴垂直距离 5 装载半径 轮轴线在静载荷下距离地面接触点 6 滚动半径 轮轴线距离地面接触点下的动态加载 车轮定位和轮眉形 例如 倾斜被垂直 是非常重要的车轮定位问题 从课程 可省略初步飞 机布局 要求飞机缩操作超过150到200节 迅速增加的阻力 开始的速度超过150节 基本上有三种 情况 如图7 6所示 1 没有内陷 固定起落架主要是为小飞机或宽体客机的机翼和高低速操作 例如 海懒式 和短式330 2 部分内陷 飞机下蹲 一个大轮子与受限制置物空间将标杆必须牺牲完全回缩 然而 帮助大大减少部分缩的阻力 3 全内陷 置物空间必须提供了一个标杆轮 如 高速飞行器 图7 6 起落架收起的类型 图7 7 起落架置物空间和内陷 准备装载最早必须在概念设计阶段 只有空间规定 在和结构和起落架设计师咨询后 在早期阶段就足够了 典型的扩展并撤离阵地的民用和军用型飞机如图7 7所示 以下的 地方可以存放起落架 1 在机翼 如果机翼足够的厚度 那么最大的双子车轮可以收回 在设计阶段机翼凹 槽的规定尽可能早 对于一个薄翼 如果支撑安装在机翼 它可以通过翼轮休会 到 达机身置物空间 例如 喷气机45 虽然它有一个单一的车轮 翼厚度没有充足的空 间 2 在机身 这是一个大的主导模式 因为机身的腹部起落架能提供广阔的置物空间 如果不是 那么它可以用整流罩在外面包起来 看起来就像一个凸出 例如 安 225 对于有一层很薄的机翼的战斗机 整个起落架被安装在机身并且在其上撤离 例如 F104 课程的例子是一个高机翼飞机 见图7 7 和装在机身的起落架 3 在一个下单翼上实现 高机翼涡轮螺旋桨飞机还有一段很长的支撑 因此 见图 10 19 起落架的客轮在实现把机翼下降低支撑长度 例如福克27和萨布340 一旦齿轮的延伸 它必须被锁定 避免无意中崩溃 缩的原理AJT路径也是如图7 7所示 收回运动不在这本书里涉及 它假定在概念设计阶段 设计师们已经通过飞机设计师的 准备在收置物空间内收起成功 更多细节见参考文献 7 6 起落架设计驱动与思考起落架设计驱动与思考 图7 8 三种可能的轮位置 7 5 1 间隙置物空间间隙置物空间 轮胎在维修中扩展为面料延伸 它可以扩张因热过程产生的地面行动 它使旋转 进 一步扩大的发生 是因为离心力旋转 后立即置物空间内收起 置物空间应该是在一个飞 机的可伸缩的起落架被收回了一些间隙 以避免任何可能发生的干扰 足够的型腔应在 飞机结构中以适应轮胎扩展 置物空间取决于从其自由位置的卸载的收回的铰接机制 半经验主义关系控制着适应收回的空隙 就像之前提到的一样 这本书是假定飞机设计 师能够提供适当的置物空间有足够的速度 这本书没有讨论装载空间的计算 对于薄机 翼战斗机 装载必须在这些密集的机身 在这里空间是有限的 除非有一个突破性的创新 通常是伴随非传统的新设计超出了这本书的范围 内陷运 动学 先进的设计 建立了起落架的最大紧凑 这本书以最简单的形式说明其清晰度 作者建议使用CAD动画检查在第二学期课程中的运动学和存储空间 7 6 起落架设计驱动与思考起落架设计驱动与思考 这儿有三个轮子的位置 就如图7 8所示 这个应用程序的理论对于各种不同型号的飞 机都是相同的 1 正常的位置 这是当飞机在地面上 飞机起落架承载与轮胎转弯和弹簧压缩相当 的飞机重量 图7 9 定位的主要车轮和支撑的长度 2 自由位置 当一架飞机正在空中 起落架弹簧就解除了飞机的重量和延伸到其自 由位置达到最大长度 置物空间是基于自由但是有关节的起落架位置 3 失败 倒塌的位置 这是正常情况下弹簧 原支倒塌由于结构破坏 以及轮胎放气 丧失空气压力 这是最低起落架的长度 地面上飞机失败的位置才是在确定正常长度的起落架支柱中最关键的设计驱动 下面 是设计上考虑为失败的位置 1 前轮失败 钝头会掉下来 其倒塌的前轮长度仍应使得螺旋桨撞上地面有足够的间 隙 2 主车轮失败 有两种情形 a 当一边失效了 翼倾斜到一边 不会触摸地面 b 如果双方解体 最危急的情况是 当飞机起飞最后旋转的起跳地面运行 它必须 保证充分伸展襟翼有足够的地面跟边缘间隙 图7 9描述了一个重要的设计考虑于机身间隙角 在飞机起飞时转动时 当重心不应该去 接触点后面的车轮 两个民用和军用飞机类型图中 是角度之间和连线垂直轮的接触点地 面和飞机重心的角度 确保 比 大 反之 重心位置将在轮连接点之后 保持 大于或等于 15度 机身的间隙角 必须在12和16度达到CLmax以飞机的旋转 机身着地的角度为间隙 4 7 3章讨论和修改后 在这里起落架布局也就完成了 图7 9符合已完成的例子 7 7 飞机的飞机的转弯转弯 图7 10 飞机转弯 飞机的设计师必须确保飞机可以把在规定范围内的跑道宽度 图7 10 转的获得是通过操 纵前轮 例如 最大的前轮转向是78度 激活飞行员的脚踏板 有一个滑动角和有效的将会 是大约75度 按左踏板会操纵前轮到左边 反之亦然 当非对称制动和推力 为多曲柄式飞行 器 被采用时 转弯达到最大 制动车轮保持几乎静止 转的中心略远离刹车轮 见图7 10 并且制导前轮控制转向 弯的半径是前轮之间和中心的内侧的距离 阻止物必须确认飞机的 钝头 外翼尖与外在H尾尖已经清除任何阻塞 如果没有内在的车轮刹住 转弯半径会更高 转弯是和在重心处的离心力和在拐弯处轮子的侧向力联系在一起的 一个飞机尾轮转动提出了一个特殊的问题为 地面循环 尤其是当飞机降落后仍有一定速 度 如果飞机的尾巴摆动超过必要了 目的是为了不让飞机使用踏板感应直转 然后离心力的 内侧可以把飞机尾部外在去的地方前动力组件可以走出轮迹 这个结果在不稳定和不可控制 地环路 如果翻转角是被包含的 可以使飞机倾斜到倾转角 图7 11 轮的安排 7 8 轮子轮子 当一架飞机重量增加 跑道必须负担反应和保持完整性来保持车辆的现场性能安全可靠 重型商用车运输机操作的目的是好的跑道 即类型2和3 请参见第7 10节 呆在路面强度 每 轮载荷分布制约总在几个轮子 以上各种安排旁有一个轮子 每支撑方式如图7 11所示 飞 机和起落架设计师必须计划的数目 支撑 数量的车轮 支撑和轮胎胎间距和压力 决定大小 来分配负荷 飞机MTOM增加 那么数量的轮子的要求 以及考虑积载和接合的收回 安排的基本轮在单 双 三 四标杆上 轮子安排高于四倍的都看不到 下一阶段是他们的 位置在一个双排作为一个单一的串联 两个串联 例如 四个轮子 三级串联 即6轮 等等 轮子安置模型A380如图7 11所示 图7 1显示了标杆轮世界上最大的飞机 例如 安225 与双 生子车轮 支撑 共计七个支柱 7 9 车轮组和负荷减震器车轮组和负荷减震器 在它的基本表现 起落架系统作为一个弹簧质点系统 如图7 12所示 通过主弹簧可以有 效减震 一个较小范围内 由轮胎气压减震 弹簧和轮胎都在荷载作用下偏转 oleo系统的阻 尼器作为一种 也就是说 它消散动能的垂直速度 支撑能充当一个弹簧的横向荷载的地面摩 擦 杆的长度是影响其减振程度压缩到最大 最小支撑长度是当两个轮胎和减振器同时崩溃 但副翼提供足够的地面空间进行充分伸展 见图7 8 对于副翼间隙最关键的情况是当主车 轮已经倒塌 前轮是在完全伸展的位置 在一个实际情况 前轮轮胎会保持在荷载作用下偏 转的边缘 但完全伸展的位置是安全的 尾缘副翼最低以飞机的先发轮值起飞 同步失败 后轮胎和减振器的速度向量决定 参见第13章 迫使飞机飞行员继续旋转和起飞 在着陆 因为提升随着速度减少而减少 越来越多的飞机重量在地面接触反应 增加的弹簧 负载支撑 能量在弹簧中储存 在刹车应用 飞机的动能吸收的刹车片 增加温度 如果限制 过快速减速 就会有火灾隐患 7 9 1 轮载荷轮载荷 车轮上的载荷确定轮胎的尺寸 车轮荷载分布在飞机重量数量的轮子 飞机可能取决于重 心位置和燃料负载来分布载荷 因此 两者的最前重心位置和最后重心位置必须加以考虑 表7 4提供了一个大概的A380负荷 一旦初步起落架的信息知道从方法论在本章中介绍 飞机权值 重心即可估计通过正式程 序描述第八章 估计最后重心的角度 15正好与40 的MAC给出了初步的关于机翼的主轮位置 机翼飞机 机身相对位置可以改变当正式的重量和重心估计机翼后确定的规模 在这种情况下 轮载荷 的计算必须修订 为运输飞机设计 在这一阶段 最前的重心在最后重心的20 25 的MAC 在非运输机范畴中 包括战斗机设计 在这个阶段上 最前重心是最后重心15 的MAC MTOM的 最大起飞重量有所提升 而不是用于计算由于负荷的力量 一个简化的方法是把主要 前 轮 90和10 负荷分配 它有一个合理的结果 但作者推荐从做正式的估计开始 线性距离是为我与之相关的注标 R代表反作用力 超过一个车轮 负荷就会相应的分割 力的平衡给出了 MTOW 2 RMAIN RNOSE 7 1 计算最大主轮在最后重心的负载 需要花一点时间在前轮上 目前平衡方程变成了 lBASE RMAIN lN REAR CG MTOW or RMAIN lN REAR CG MTOW lBASE 7 2 每个支柱载荷的主要车轮是 LM RMAIN number of struts 7 3 计算最大前轮在最前重心位置的负载 需要花一点时间在主轮上 目前平衡方程变成了 lBASE RNOSE lM FORWARD CG MTOW or RNOSE lM FORWARD CG MTOW lBASE 7 4 前轮通常有一个支撑 确保负载在起落架头部是很高 即 没有超过20 的最大起飞重量 有所提升 以避免高负荷 使得飞机在发射前旋转 同时 不可太低了 也就是说 不少于 8 的最大起飞重量有所提升 否则 就有可能发生转向问题 超过旁有一个轮子 每支撑 负荷计算每个轮胎基于每个轮胎将会产生在同一跑道路面应 力在同一轮胎压力作为一个单一的轮子 这是等效单论载荷 ESWL 因为负荷不均衡时并排 排列 不像串联的安排 车轮安排给出ESWL这里确定基于统计手段 读者可以查阅详情请参 考其他类型的车轮的安排 串联双齿轮是 ESWL load per strut 2 7 5 成对并排的轮子是 ESWL load per strut 1 5 to1 33 this book uses 1 5 7 6 三轮子串联是 ESWL load per strut 3 7 7 三对并排轮是 ESWL load per strut 1 5 to1 33 this book uses 1 5 7 8 7 9 在轮子和减震器的载荷在轮子和减震器的载荷 表格7 1 垂直速度 这对成对串联是 ESWL load per strut 3 to 2 67 7 9 主轮负荷计算的基础上 前轮最后重心位置的负荷是基于最前重心的位置 车轮上的动态 负荷为50 高于静载荷 7 9 2 能量吸收能量吸收 两个轮胎和减振器吸收能量 造成的冲击速度垂直降落飞机着陆的为了维护结构的完整性 避 免轮胎走出谷底 安全要求限制联邦航空局的垂直下降的速度 VVert 民用航空器的应用 军用 规格限制军事用途 表 7 1 列出限制各种类型的飞机 反过来 VVert 生产 g load 突然终止在 VVert 着陆的 它可以被表示为负荷系数 n 见 5 5 节 n 5 4 给出方程 1 a g 它是松散称 为 g load 的数目 因为一个起落架设计 是指定 n1 见表 7 1 在降落 nl 有正值 也就是说 它会 变得更重 例如 nl x a number means that the weight has changed by x times 7 10 这些都是极值为安全 在现实中 4 fps 是硬着陆在民用航空器运行 最大的着陆飞机作为大 ML0 95 MTOM 高翼加载的飞机 垂直速度动能被吸收 Eab 1 2ML VVert2 7 11 这是能量被吸收所有的主要车轮 m 轮 和支撑 n 支柱 在降落着地 前轮接触地面多以后 主 要车轮已经吸收了着陆的影响 Eab Eab strut Eab tire 7 12 能量吸收支撑 让 n 是支撑的数量 假定一个降落是均匀 所有 支柱平等的支柱挠度 然后 能量被所有的支柱吸收为 Eab strut n nl gML kstrut strut 7 13 在 k 支柱效率因素是代表的刚度弹簧和在值在 0 5 和 0 8 之间 这取决于减振器类型的使用 在这本书中 0 7 是用于现代飞机和 0 5 是用于小俱乐部和家庭类别的 能量吸收由轮胎 让 m 是轮胎的数量 假定一个降落是均匀 所有轮胎偏 轮胎平等 然后 能量被所有的轮胎吸收为 Eab tire m nl gML ktire tire 7 14 在 k 轮胎 0 47 是一个效率的刚度系数代表所有类型的轮胎 下面通过均衡方程可以写 7 11 和 7 12 然后方程替代方程等式中 7 13 和 7 14 的 7 12 和替换 无限方程 7 10 在这里 负荷系数无限取而代之的是 x Eab 1 2ML V2Vert n x gML kstrut strut m x gML ktire tire 简化如下 1 2 V2Vert g x n kstrut strut m ktire tire 7 15 7 9 3 在荷载作用下的偏转在荷载作用下的偏转 总竖向挠度支撑和轮胎在着陆用方程计算出 7 15 其他类型的侧向支柱挠度转弯和其它方法 中没有涉及在这本书里 总偏向是 strut tire 7 16 建议一个缓冲垫被保存在支撑挠度 压 这样完成后不会互相影响 一般来说 在边上 1 英寸 2 54 厘米 7 10 平整度分类平整度分类 起落架的设计取决于车轮表面与机场表面的相互作用 一个机场跑道的表面必须设计的所能 承受的一架飞机的重量不仅在静态条件下 还可以在动力荷载 例如一个沉重的降落 平整度 加载被称为浮选 在机场 跑道路面强度不同 有三个主要类型的表面 如下 1 类型 1 无准备的表面 一块草地或砾石领域 例如 被指定为一个 1 型的表面 这是软跑道 而这种跑道很容易在重荷下凹陷 低压轮胎最大 45 至 60 磅每平方英寸 psi 总 ESWL 负荷 小于 10000 磅的操作限制在一个柔软的跑道 地面摩擦是最高的但是这些机场不一定是长 的 这种类型的跑道是最便宜的 他们为边远地区 是作为一个附加的机场接近一个商业中 心或者是一个私人的机场 小效用的飞机可以从 1 型机场运作 表格7 2 负荷分类组 类型2 准备好的碎石的表面 这些是沥青或柏油跑道用浓厚的碎石填充来增加硬度 这些是 指定为类型2的表面 这些表面准备用大量轧制碎石填料 这样便宜的多 然而 可导致局部 凹陷表面波动 也需要较长时间停工期来频繁维护 这种类型的跑道可以容纳重型飞机如 B747 2 类型3 准备混凝土表面 这是一个严格的水泥跑道指定为第3类表面 这些跑道都采用了 混凝土摊铺质量 例如 一个半米厚 和覆盖着沥青 例如 150毫米厚 所有主要的国际机场类 型3跑道 能够负载类似于2型表面且没有成为厚的类型 这种类型准备很昂贵且维护停工期 最小 裂缝是一种典型的失败例子 一种可容纳三面等重型飞机A380 B747 7 10 1 负荷分类数目的方法负荷分类数目的方法 国际民航组织的 作为一个国际机构 建立了匹配飞机的基本规则和跑道性能要求 国际民 航组织发展的力量的分类和类型 3跑道 2 型负载水体分类数目 LCN 代表的程度 可容纳负荷 跑道基于结构特点 所有的 2 型和 3 型跑道必须有一个遵循它的 LCN 和飞机起落架设计 LCN 范围的机场的类型划分在负荷分类群 LCG 例如 一个 LCN 62 飞机能够进行任何机场从 LCG 中的 I 到 III 表 7 2 提供 LCN 范围类型的跑道 LCN 之间的关系 轮胎压力和 ESWL 呈现在图 7 13 这个程序是第一个在质疑中获得 LCN 机场的称号 然后 计算的起落架的 ESWL 见 7 9 节 最后 找到了轮胎压力要求使用表格 7 6 见 7 11 节 这提供了一个选择轮胎的尺寸的指导 第 7 13 节概述了方法论 紧随其后的 是已完成的例子 见参考文献为更多的细节在其他类型 表格 7 3 飞机重量符合 LCN 和相应的胎压 典型的例子 LCN 飞机符合和相应的 MTOM 和轮胎压力给于表格 7 3 B757 的 这是为 B737 重两倍 保持几乎一模一样的 LCN 轮子多分布在负载 轮胎 7 10 2 飞机飞机分类数目和路面分类数目的方法分类数目和路面分类数目的方法 LCN 是机场特有的并且飞机必须遵守这个规定 随后 介绍了一种新型组织分类体系 称为 飞机分类数目 ACN 交涉 代表了轮胎载荷限制 并表示另一个系统路面应力限制机场 称为路 面分类数目 PCN 这两个数字都必须是相同的操作在机场不受任何限制 然而 LCN 方法仍 在使用和转换就需要使用 PCN ACN 交涉的方法 这本书用得到 LCN 图 7 13 方法 ACN PCN 在 9 中描述了 根据该设计手册 ACN PCN 方法只给予路面强度数据公布 的航空信息发布 AIP 它不适合路面的设计和评价 也不去思考使用一个特定的方法无论是 机场管理机构的设计或评估人行道 ACN PCN 的方法更详细地说明和涉及了 图 7 13 单轮与 LCN 等效荷载 7 11 轮胎轮胎 注意 在最大负载和最大重量限制斜坡 CG 的位置 参数 如美国加州承载比 CBR 为路基强度土工试验时需要确定胎压 这 LCN 方法仍在使用 而且可以转化成 ACN 和 PCN 据法新社 飞机 ACN 交涉的数值定义为两次轮推导负载下 在加载的地方导出单轮负载被表达在上千公斤 作者找到空中客车飞机公布的最大载客量的飞机 A380 800 F 模型 相关数据列在表 7 4 每轮重分布相对车轮的安排 见图 7 11 制动减速是 10 英尺 s2 水平地面荷载是计算制动 系数为 0 8 主起落架可以采取了多达 95 5 的重量 7Undercarriage 7 1 Overview Chapter 6 illustrates how to arrive at a preliminary aircraft confi guration of a new project starting from scratch with the expectancy of satisfying the market specifi ca tion To progress further the next task is to lay out the undercarriage also known as the landing gear position relative to the aircraft CG which is accurately estab lished in Chapter 8 This chapter addresses the undercarriage quite extensively but not the detailed design rather it focuses on those aspects related to undercarriage layout and sizing during the conceptual study phase More details on undercarriage design are in the cited references Thischapter fi rstintroduces theundercarriage toservevehicleground handling followed by basic defi nitions terminologies and information used in the design process and integration with an aircraft Finally methodologies for layout of the undercarriage and tire sizing are presented to complete the aircraft confi guration generated thus far Considerable attention is required to lay out the undercarriage position and to determine tire size and geometric details to avoid hazards dur ing operation This book limits the topic to the fundamentals to the extent of the requirements for positioning the undercarriage and sizing the wheels and tires These fundamentals are shown schematically in the three view aircraft drawings Relevant information on wheel tires is also presented in this chapter The undercarriage is a complex and heavy item and therefore expensive to manufacture It should be made right the fi rst time Aircraft designers should know the operational basics leaving the details to those who specialize in the undercar riage as a system that is integrated with an aircraft as a subsystem Aircraft designers consult with undercarriage specialists during the conceptual stage The location of the aircraft CG is important in laying out the undercarriage Ini tially the CG position is guessed from statistics and past experience Once the basics of the undercarriage are explained Chapter 8 addresses aircraft weight estimation and CG location An iterative assessment follows to revise the undercarriage posi tioning due to the differences between the guessed and estimated CG location The fi nal iteration occurs after the aircraft is sized in Chapter 11 191 192Undercarriage The undercarriage as a major component creates a considerable amount of drag in its extended position during fl ight Therefore its retraction within the aircraft mould lines is necessary to minimize drag Evolution shows that early designs of a tail dragging type of undercarriage virtually disappeared and have been replaced by the nose wheel tricycle type It is interesting that the fi rst nose wheel design undercarriage appeared in 1908 on a Curtiss aircraft The blowout of tires during takeoff and landing is dangerous the Concorde crash due to a tire bursting is extremely rare but designers must learn from that situation In the past aircraft manufacturers handled the undercarriage design in a verti cally integrated factory setup Today its complexity has created specialized orga nizations e g Messier of France and Dowty of the United Kingdom that are dedicated to undercarriage design thereby making its management and integration more effi cient and resulting in better designs However for smaller aircraft in the class of club and private use manufacturers can make their own undercarriages and most of them are of the fi xed type 7 1 1 What Is to Be Learned This chapter covers the following topics Section 7 2 Introduction to the undercarriage as a system and its functions Section 7 3 Types of undercarriage Section 7 4 Undercarriage layout relative to the CG nomenclature and def initions Section 7 5 Undercarriage retraction and stowage issues Section 7 6 Undercarriage design drivers and considerations Section 7 7 Undercarriage performance on the ground turning of an air craft Section 7 8 Types of wheel arrangements Section 7 9 Load on wheels shock absorber and defl ection Section 7 10 Runway pavement types Section 7 11 Tire nomenclature designation and types Section 7 12 Tire friction with ground rolling and braking coeffi cients Section 7 13 Undercarriage layout methodologies Section 7 14 Worked out examples Section 7 15 Miscellaneous considerations Section 7 16 Undercarriage and tire data 7 1 2 Coursework Content Readers will make a comprehensive layout of the nose wheel type tricycle under carriage and position it to fi t the aircraft confi gured in Chapter 6 The fi rst task is to ensure that the layout is safe and satisfi es all of its functionality The wheel and tire are then sized to complete the layout This section requires computational work when the aircraft CG position is still unknown The author recommends that readers prepare spreadsheets for repeated calculations because iterations will ensue after the CG is established and the aircraft is sized 7 2 Introduction193 Figure 7 1 Antanov 225 Mriya main undercarriage 7 2 Introduction The undercarriage also known as the landing gear is an essential aircraft compo nent for the following functions 1 support the aircraft when in place or towed 2 taxi and steer on the ground using an aircraft s own power 3 the takeoff run and 4 landing and braking on the runway For these reasons the author prefers the term undercarriage rather than landing gear because the functions encompass more than mere landings Once an aircraft is airborne the undercarriage becomes redun dant an appendage that causes drag that can be minimized through retraction The undercarriage is seen as a subsystem consisting of a strong support spin dle i e strut with a heavy duty shock absorber to tackle heavy landings due to a rapid descent whether inadvertently or on the short runway length of an aircraft carrier ship The undercarriage has a steering mechanism with shimmy control i e control of dynamic instability wheel oscillation about the support shaft and strut axis The wheels have heavy duty brakes that cause the temperature to reach high levels resulting in a potential fi re hazard Heavy braking requires heavy duty tires which wear out quickly and are frequently replaced with new ones Most undercar riages are designed to retract the longer ones have articulated folding kinematics at retraction Theundercarriageretractionmechanismhashydraulicactuation smaller aircraft may get by with an electrical motor drive The undercarriage is a complex system the main undercarria