飞机总体设计

1、 飞机设计工程系飞机设计工程系飞行器工程学院飞行器工程学院飞机总体设计飞机总体设计第六章第六章本章内容在设计流程中的位置本章内容在设计流程中的位置飞机设计的依据总体设计的第一次近似总体布局型式选择主要设计参数选择机舱及装载布置动力装置及燃油系统起落装置设计飞机的总体布置重量特性估算飞机性能综合分析与评估部件及分系统设计与布置多学科设计优化（MDO）2第六章第六章 起落装置设计起落装置设计 6.1 对起落装置的设计要求对起落装置的设计要求 6.2 起落架布置起落架布置 6.3 轮胎参数的初步选择轮胎参数的初步选择 6.4 “起落架的家起落架的家” 3 6.1 对起落装置的设计要求对起落装置的设计

2、要求 v飞机对起落装置设计的基本要求飞机对起落装置设计的基本要求 在飞机起飞、着陆过程中能吸收一定的能量，包在飞机起飞、着陆过程中能吸收一定的能量，包括垂直和水平方向的括垂直和水平方向的 在滑行、离地和接地时飞机的任何部分不能触及在滑行、离地和接地时飞机的任何部分不能触及地面地面 不允许发生不稳定现象，特别是在最大刹车、侧不允许发生不稳定现象，特别是在最大刹车、侧风着陆和高速滑行时风着陆和高速滑行时 起落架特性必须适合于准备使用机场的承载能力起落架特性必须适合于准备使用机场的承载能力46.2 起落架布置起落架布置v 起落架的布置形式起落架的布置形式后三点式后三点式 主支点在飞机重心（质心）之前

3、，在低速飞机上主支点在飞机重心（质心）之前，在低速飞机上采用较多采用较多 后三点式起落架固有的缺点就是在着陆时操纵困后三点式起落架固有的缺点就是在着陆时操纵困难，并有可能产生向前倒立的危险难，并有可能产生向前倒立的危险 后三点起落架的飞机，起飞和着陆滑跑时不稳定后三点起落架的飞机，起飞和着陆滑跑时不稳定 56.2 起落架布置起落架布置v 起落架的布置形式起落架的布置形式前三点式前三点式 广泛用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操广泛用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操纵驾驶比较容易，具有滑跑稳定性纵驾驶比较容易，具有滑跑稳定性 由于机身处于接近水平的位置，由于机身处于接近水平的位置，故飞行员

4、座舱视界的要求较容易故飞行员座舱视界的要求较容易满足满足 着陆滑跑时，可以使用较强烈的着陆滑跑时，可以使用较强烈的刹车，有利于缩短滑跑距离刹车，有利于缩短滑跑距离 缺点在于前轮可能出现自激振荡缺点在于前轮可能出现自激振荡现象，即前轮现象，即前轮“摆振摆振”，所以需，所以需要加减摆器要加减摆器66.2 起落架布置起落架布置v 起落架的布置形式起落架的布置形式 四轮式四轮式自行车式自行车式多小车式多小车式76.2 起落架布置起落架布置 v 形式和轮数与飞机重量的典型关系形式和轮数与飞机重量的典型关系 双前轮使用普遍，尤其是对采用弹射起飞的舰载机双前轮使用普遍，尤其是对采用弹射起飞的舰载机 重量大约

5、在重量大约在 50,000lb 以下时，尽管就万一有一个轮以下时，尽管就万一有一个轮胎瘪胎情况下的安全性而言，在每个主轮支柱上采用胎瘪胎情况下的安全性而言，在每个主轮支柱上采用双轮好些，但通常每个支柱还是采用单主轮双轮好些，但通常每个支柱还是采用单主轮 重量重量 50,000 150,000 lb（甚至到（甚至到250,000lb），每），每个支柱一般都使用双轮个支柱一般都使用双轮 重量重量 200,000 400,000 lb ，通常采用，通常采用 4 轮的小车式轮的小车式 重量大于重量大于400,000 lb ，采用四个轮轴架，每一轮轴架，采用四个轮轴架，每一轮轴架带带4个或个或6个机轮，

6、以便沿横向分散飞机的总载荷个机轮，以便沿横向分散飞机的总载荷86.2 起落架布置起落架布置 v 总体方案设计阶段布置起落架的主要原则总体方案设计阶段布置起落架的主要原则 控制机轮与飞机重心的相对位置和起落架的高度控制机轮与飞机重心的相对位置和起落架的高度 由此引起的擦地角、防倒立角要满足飞机在起飞由此引起的擦地角、防倒立角要满足飞机在起飞抬前轮到主轮离地和着陆接地时应只能有机轮接抬前轮到主轮离地和着陆接地时应只能有机轮接触地面，且在跑道与飞机的所有其他部分之间应触地面，且在跑道与飞机的所有其他部分之间应有适当的间隙有适当的间隙 （“其他部分其他部分”包括后机身、平尾翼尖、机翼翼包括后机身、平尾

7、翼尖、机翼翼尖、螺旋桨叶尖或发动机吊舱等）尖、螺旋桨叶尖或发动机吊舱等）96.2 起落架布置起落架布置 v主要几何参数主要几何参数擦地角擦地角 对应于飞机尾部刚刚触地，起落架支柱全伸长，对应于飞机尾部刚刚触地，起落架支柱全伸长，轮胎不压缩时，机头抬起最高时的姿态轮胎不压缩时，机头抬起最高时的姿态 “机头抬起机头抬起”：飞机迎角为：飞机迎角为，由于地面效应使机翼，由于地面效应使机翼升力达到最大可用值的升力达到最大可用值的90%时时 对大多数类型的飞机，这个范围约为对大多数类型的飞机，这个范围约为10 15 106.2 起落架布置起落架布置 v主要几何参数防倒立角主要几何参数防倒立角（防后倒立角）

8、（防后倒立角） 主轮在停机状态接地点位置到重心的连线偏离垂主轮在停机状态接地点位置到重心的连线偏离垂线的夹角线的夹角 为防止飞机擦地，防倒立角应大于擦地角，且不为防止飞机擦地，防倒立角应大于擦地角，且不小于小于15 116.2 起落架布置起落架布置 v主要几何参数防侧翻角主要几何参数防侧翻角 飞机滑行时急剧转弯侧翻趋势的量度飞机滑行时急剧转弯侧翻趋势的量度 根据我国的和美国的通用规范规定，对陆基飞机根据我国的和美国的通用规范规定，对陆基飞机角不应大于角不应大于63，对舰载飞机角不应大于，对舰载飞机角不应大于54126.2 起落架布置起落架布置 v主要几何参数前、主轮距主要几何参数前、主轮距B

9、前轮承受飞机重量的最佳百分数大约为飞机重量前轮承受飞机重量的最佳百分数大约为飞机重量的的8%15% B= （0.30.4） L机身机身 要与防倒立角要与防倒立角相协调相协调136.2 起落架布置起落架布置 v主要几何参数主轮距主要几何参数主轮距 依据飞机起飞、着陆以及在地面滑行稳定性，越依据飞机起飞、着陆以及在地面滑行稳定性，越宽越好宽越好 主要决定于飞机重心距地面的高度主要决定于飞机重心距地面的高度 可通过算出的防侧翻角进行检查可通过算出的防侧翻角进行检查146.2 起落架布置起落架布置 v停机角停机角 飞机的水平基准线与跑道平面之间的夹角飞机的水平基准线与跑道平面之间的夹角 可增大起飞滑跑

10、时的迎角：可增大起飞滑跑时的迎角：起飞起飞 = +安装安装 对前三点式通常取对前三点式通常取 04 156.3 轮胎参数的初步选择轮胎参数的初步选择 v严格的说，严格的说，“机轮机轮”是是装有橡胶轮胎的圆形金装有橡胶轮胎的圆形金属物体。机轮内侧有属物体。机轮内侧有“刹车刹车”，以增加滚转，以增加滚转摩擦力的方式使飞机减摩擦力的方式使飞机减速速v术语术语“机轮机轮”常用于表常用于表示机轮、刹车、轮胎完示机轮、刹车、轮胎完整的组件整的组件166.3 轮胎参数的初步选择轮胎参数的初步选择 v轮胎的尺寸由它所承受的飞机重量确定轮胎的尺寸由它所承受的飞机重量确定 主轮胎约承受飞机总重的主轮胎约承受飞机总

11、重的90% 前轮仅承受约前轮仅承受约10%的静载荷，但着陆时却要承受的静载荷，但着陆时却要承受较大的动载荷较大的动载荷（典型的情况）（典型的情况）v对于早期的方案设计，可参照相似的设计或对于早期的方案设计，可参照相似的设计或用统计的方法确定轮胎尺寸用统计的方法确定轮胎尺寸176.3 轮胎参数的初步选择轮胎参数的初步选择 0.4670.360.3025.1喷气战斗机教练机喷气战斗机教练机0.4800.390.3155.3运输机轰炸机运输机轰炸机0.2163.50.2518.3通用航空飞机通用航空飞机0.3122.30.3495.1通用航空飞机通用航空飞机公制公制:主轮直径或宽度主轮直径或宽度(c

12、m) =0.4670.09800.3021.59喷气战斗机教练机喷气战斗机教练机0.4800.10430.3151.63运输机轰炸机运输机轰炸机0.2161.1700.2512.69通用航空飞机通用航空飞机0.3120.71500.3491.51通用航空飞机通用航空飞机英制英制:主轮直径或宽度主轮直径或宽度 (in.) =BABA宽度宽度直径直径BwAWBwAWwW 机轮承受的重量186.3 轮胎参数的初步选择轮胎参数的初步选择 v如果飞机在未铺砌的粗糙跑道上使用，所需如果飞机在未铺砌的粗糙跑道上使用，所需轮胎的直径和宽度应将计算值加大轮胎的直径和宽度应将计算值加大30%v前轮胎的尺寸可假定大

13、致为主轮胎的前轮胎的尺寸可假定大致为主轮胎的60100%v自行车式或四轮式起落架的前轮尺寸一般与自行车式或四轮式起落架的前轮尺寸一般与主轮的相同主轮的相同v后三点式起落架的后轮胎尺寸大约为主轮胎后三点式起落架的后轮胎尺寸大约为主轮胎的四分之一到三分之一的四分之一到三分之一196.3 轮胎参数的初步选择轮胎参数的初步选择 v对于最后的设计布局，实际使用的轮胎必须对于最后的设计布局，实际使用的轮胎必须根据制造商的产品目录选择，选择的根据通根据制造商的产品目录选择，选择的根据通常是承受计算得到的静载和动载额定值的最常是承受计算得到的静载和动载额定值的最小轮胎小轮胎206.4 “起落架的家起落架的家”

14、v一个不合适的起落架收置位置可能损坏一个一个不合适的起落架收置位置可能损坏一个在其他方面是良好的设计方案！在其他方面是良好的设计方案！ 可能切断飞机结构（增加重量），减少内部油可能切断飞机结构（增加重量），减少内部油箱体积或产生附加的气动阻力箱体积或产生附加的气动阻力216.4 “起落架的家起落架的家”v收置到机翼上，要减少翼盒尺寸，从而会增收置到机翼上，要减少翼盒尺寸，从而会增加重量并可能减小油箱体积加重量并可能减小油箱体积v收置到机身上或翼收置到机身上或翼-身连接处，可能干扰纵梁身连接处，可能干扰纵梁v对高速飞机来说，这些布局在空气动力上的对高速飞机来说，这些布局在空气动力上的好处胜过超过

15、重量的损失好处胜过超过重量的损失v实际上，所有民用喷气运输机都把起落架收实际上，所有民用喷气运输机都把起落架收置到机翼与机身的连接处置到机翼与机身的连接处226.4 “起落架的家起落架的家”v许多下单翼战斗机把起落架收置到机翼或者许多下单翼战斗机把起落架收置到机翼或者机翼与机身连接处机翼与机身连接处236.4 “起落架的家起落架的家”v中单翼和上单翼战斗机，多把起落架收置到中单翼和上单翼战斗机，多把起落架收置到机身内机身内246.4 “起落架的家起落架的家”v对上单翼军用运输机，机身短舱布置是很普对上单翼军用运输机，机身短舱布置是很普遍的，因为这种飞机的机身必须开敞着装货遍的，因为这种飞机的机身必须开敞着装货v短舱带来的阻力增加可能是相当可观的短舱带来的阻力增加可能是相当可观的256.4 “起落架的家起落架的家”v起落架收放机构起落架收放机构 大多数收放机构是基于大多数收放机构是基于“四连杆四连杆”原理，即用枢原理，即用枢轴把三个元件联接起来（第四根杆是飞机结构）轴把三个元件联接起来（第四根杆是飞机结构） 在正常情况下，起落架支柱在收置前允许全伸长。在正常情况下，起落架支柱在收置前允许全伸长。虽然可以安装压缩支柱的装置，但仅适用