起落架介绍(含简要力学分析)

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1、一、起落架的发展和概述 （一）、起落架的发展演变 在过去，由于飞机的飞行速度低，对飞机气动外形的要求不十分严格， 因此飞机的起落架都由固定的支架和机轮组成，这样对制造来说不需要有 很高的技术。当飞机在空中飞行时，起落架仍然暴露在机身之外。随着飞 机飞行速度的不断提高，飞机很快就跨越了音速的障碍，由于飞行的阻力 随着飞行速度的增加而急剧增加，这时，暴露在外的起落架就严重影响了 飞机的气动性能，阻碍了飞行速度的进一步提高。因此，人们便设计出了 可收放的起落架，当飞机在空中飞行时就将起落架收到机翼或机身之内， 以获得良好的气动性能，飞机着陆时再将起落架放下来。然而，有得必有 失，这样做的不足之处是由

2、于起落架增加了复杂的收放系统，使得飞机的 总重增加。但总的说来是得大于失，因此现代飞机不论是军用飞机还是民 航飞机，它们的起落架绝大部分都是可以收放的，只有一小部分超轻型飞 机仍然采用固定形式的起落架（如农-5 飞机） 。 （二）、 起落架的概述 起落架是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必须的支撑系统，是 飞机的重要部件之一，其工作性能的好坏及可靠性直接影响飞机的使用和安全。 通常起落架的质量月占飞机正常起飞总重量的 4%6%， 占结构质量的 10%15%。 飞机上安装起落架要达到两个目的： 一是吸收并耗散飞机与地面的冲击能量和飞 机水平能力； 二是保证飞机能够自如二又稳定地完成在地面上

3、的各种动作。 为适 应飞机在起飞、着陆滑跑和地面滑行的过程中支撑飞机重力，同时吸收飞 机在滑行和着陆时震动和冲击载荷，并且承受相应的载荷，起落架的最下 端装有带充气轮胎的机轮。为了缩短着陆滑跑距离，机轮上装有刹车或自 动刹车装置。此外还包括承力支柱、减震器（常用承力支柱作为减震器外 筒） 、收放机构、前轮减摆器和转弯操纵机构等。承力支柱将机轮和减震器 连接在机体上，并将着陆和滑行中的撞击载荷传递给机体。前轮减摆器用 于消除高速滑行中前轮的摆振。前轮转弯操纵机构可以增加飞机地面转弯 的灵活性。对于在雪地和冰上起落的飞机，起落架上的机轮用滑橇代替。 二、飞机起落架的布置形式及设计要求 （一）、 起

4、落架的功用和组成 飞机起落架的功用可分为四点： （1）起落架是供给飞机起飞、着陆时在地面上滑跑、滑行和移动、停放使用的。 1（2）承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力。 （3）承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击能量、颠簸能量和水平 动能。 （4）飞机在滑跑与滑行时的制动和操作，自如而稳定的完成地面的各种动作。 飞机起落架的组成： 飞机的起落架包括了众多结构和复杂总和装置系统。起落架的结构包括减震 系统、支力支柱、撑杆、机轮、刹车装置、防滑控制系统、收放机构、电气系统、 液压系统、收放运动锁定及位置指示装置、操纵转弯机构、起落架舱门及其收放 机构等组成。客机前起落架的机构如图

5、。 起落架机构结构图 1减震支柱，2横梁，3接头，4斜撑杆，5收放作动筒，6下位锁， 7减摆器，8回转下箍，9活塞杆，10支柱下接头，11机轮， 212轮轴，13摇臂，14支臂，15下曲柄，16上曲柄，17上位锁， 18转弯作动筒。 (二） 、起落架的布置形式 根据飞机起落架的布局方案，归结为有四种形式：后边三点式、前三点式、 自行车式和多支点式。 20 世纪 40 年代以前广泛采用后三点式，但这种形式，现在主要用于体育运 动飞机和农用飞机（农5） 。现在飞机广泛采用的前三点式起落架，随着飞机质 量和飞行速度的并不断提高，为了进一步分散接地载荷和提高飞机的漂浮性，现 在大型运输机和客机都采用了

6、多支点式起落架。自行车式起落架很少用，如有用 则用于垂直起降的飞机。 （1）后三点式起落架 后三点式起落架很少用，现在多用于农用飞机、体育运动飞机和小型低速飞。 后三点式飞机的起落架布局是两个主起落架布置在飞机的质心之前，并靠近质 心，尾轮远离质心，布置在飞机尾部（如图 ） 。在停放时，约 90%的质点落在 主起落架上，二约 10%的由尾部轮支撑。其缺点主要有以下几点： a） 地面滑跑是方向稳定性差； b） 着陆速度大，主起落架的冲击力大使飞机抬头迎角增大，会引起“跳跃”现 象； c) 由质心离前轮（或主轮）较近，防倒立角小，强力刹车会引起“翻到”现象。 因此滑跑距离较大，在着陆时前视线界差，

7、着陆困难。 3后三点式飞机（农-5) 结构简图 (2) 前三点式起落架 现在大多数飞机都采用前三点式起落架， 其两个主轮布置在飞机质心稍 后，前轮布置在飞机头部的下方，具有滑跑方向稳定性，着陆时，大力刹 车不会出现翻到现象，缩短了着陆滑跑距离，当在大速度小迎角着陆时， 不会出现跳跃现象。其优点是在飞机起飞滑跑的阻力小，起降滑行距离短， 视界好，乘坐舒适，避免了发动机喷发出的燃气损坏跑道。缺点是前起落 架较大，受力大，在告诉滑跑会出现扳动现象。在告诉转弯时，如果轮距 不够大，则可能出现侧翻。其结构如图。 J200 结构简图 4（3）自行车式起落架 现在的飞机很少用自行车式起落架， 它是将两个主起

8、落架布置在机身轴线 下离质心较远的地方，前后各一个主轮且在轴线上，通常还在翼尖处各安装一个 辅助轮，为了防止飞机在滑行中和停放时倾斜。由于翼尖较薄，使辅助轮收放是 可能突出机翼表面，增大阻力，并且构造复杂，质量大。结构如图： 自行车式起落架 （4）多支点式起落架 现在一般重型运输机和客机都采用多支点式起落架。 飞机的质心附近布置 甚至更多支柱， 同时每个支柱上采用小车式轮架， 每个轮架上安装 4 至 8 个机轮。 其目的是分散接地载荷，减小每个支柱的受力。其结构如图： S 表示单轮,T 表示双轮,ST 表示双轮串列。 T50 表示 50,0001b(约 22.5t),TT 100 表示 100

9、,0001b（约 44.4t)。 5A380 （三）、起落架的设计要求 起落架结构设计的一般要求： （1）是在保证起落架结构的刚度、 强度和一定寿命的前提下要求质量最轻。 （2）要求使用维护方便，易于检查、修理和更换,及寿命要求。 ( 3 ) 空气动力、工艺性和经济性等要求。 ( 4 ) 在起飞，降落过程中吸收一定的能量和承载载荷； ( 5 ) 在滑行，离地和接地时飞机的任何部位不能触击地面,不允许发生不稳 定现象，特别是在最大刹车，高速滑行和侧风着陆。 起落架因满足与其自身功能相关的要求： （1） 地面运动要求，起落架应保证飞机在地面运动时有良好的稳定性、可 操作性和适应性。 （2） 减震要

10、求，起落架要有很好的吸收和耗散撞击载荷和能量。 （3） 机轮和刹车要求， 起落架应有良好的刹车性能， 以减小着陆滑跑距离 ， 因此刹车装置必须可靠最大刹车力应与跑道表面粗糙度相配合。 6（4） 漂浮要求，起落架应有良好的漂浮性，保证飞机在预定的跑道上顺利 起降。 （5） 收放要求，在收起和放下过程中，应有可靠地锁定装置（上位锁和下 位锁） ，收放空间尽可能的小，收放机构受力要均匀。 （6） 防护要求，在特定温度、湿度、振动、尘埃、盐雾等环境中，要求密 封性好，抗腐蚀性好。 三、起落架的结构形式和受力分析 根据起落架的结构受力形式，分为桁架式、梁式和桁梁混合式。 （一） 桁架式起落架 桁架式起落

11、架桁架结构和机轮组成，其结构质量轻。角锥形桁架式起落架，是由 杆子构成角锥形固定在翼面和机身上，平面桁架式是由轮轴，两个减摆器和两根 斜撑杆形成平面桁架，再通过两根后斜撑杆固定住连接在飞机机体结构上。但是 这种起落架不能收藏，只用于低速轻型飞机或直升机上。 (a) 角锥形桁架式 (b) 平面桁架式 （二） 梁式起落架 梁式起落架通常由受力支柱、减震器、扭力臂、支撑杆系、机轮和刹车系统等组 成。其主要承力构件是梁（支柱或减震支柱） ，根据支柱梁的支撑形式不同，可 分为简单支柱式、撑杆支柱式、摇臂式和外伸式。 （1） 简单支柱套筒式，主要构件是减震支柱、扭力臂、机轮、收放作动筒，支 柱与机身的连接

12、形式。支柱上端与飞机机身结构刚性连接，在其下端固定机轮， 没斜撑杆，支柱不可能收放。在支柱上端收放转轴附近装有第二支点，下端为机 轮。简单支柱式起落架的特点： 7A ) 质量轻，容易收放，结构简单，减震支柱的密封性较差。 B) 可以用不同的轮轴，轮叉形式来调整机轮接地点与机体，连接点之间的相互 位置和起落架的高度。 C) 由于是悬臂式，因此支柱根部弯矩较大。由于杆与筒不能直接传递扭矩，因 而杆与外筒之间必须用扭力臂连接。 D ) 机轮通过轮轴与减震器支柱直接连接，减震器不能很好的吸收前方来的撞 击。 （2） 撑杆支柱式，主要构件是减震支柱、扭力臂、机轮、收放作动筒和斜撑杆， 与简单式不同的是多

13、了一个或几个斜撑杆。在收放时，撑杆可以作为起落架的收 放连杆，有时撑杆本身就是收放作动筒。当受到来自正面水平撞击，减震支柱不 能很好地其减震作用，在着陆时，支柱必须承受弯矩，减震支柱的密封装置易受 磨损。结构如图： （3） 摇臂式，摇臂式起落架主要是在支柱下端安有一个摇臂，摇臂的一端支柱和减震器相连，另一端与机轮相连，这种结构多用于前起落架。摇臂改变了起8落架的受力状态和承受迎面撞击的性能，提高了再跑道上的适应性，降低了起落 架的高度。 构造和工艺比较复杂， 质量大， 机轮离支柱轴线较远， 附加弯矩较大， 收藏空间大。 （4） 外伸式，外伸式起落架由外伸支柱、减震器、收放机构、收放作动筒、垂直

14、支柱和机轮等组成。其增加了轮距，将起落架向外伸出，收起时则收藏于机 身内。 （ 米格 23 的主起落架） （三）、混合式起落架 混合式起落架由支柱、多根斜撑杆和横梁等构件组成，撑杆铰接在机体结 构上，是桁架式和梁架式的混合结构。支柱承受剪切、压缩、弯矩和扭矩等多种 载荷，撑杆只承受轴向载荷，撑杆两端固定在支柱和横梁上，既能承受轴向力，9又能承受弯矩，因此大大提高了支柱的刚度，避免了摆振现象的发生。 （四）、 多轮小车式起落架 多轮式起落架由车架、减震支柱、拉杆、阻尼器、轮架和及轮组等组成， 一般用于质量大的运输机和客机上，采用多个尺寸小的机轮取代单个大几轮，提 高了飞机的漂浮性，减小了收藏空间

15、，在一个轮胎损坏时保证了飞机的安全。 结构如图： 10四、机轮 （一） 机轮的主要形式 机轮主要由轮胎和轮毂组成，用来减小飞机在地面运动的阻力，并吸收在着 陆接地和地面运动时的一部分撞击能量。主起落架机轮上装有刹车装置，用于缩 短飞机的着陆滑跑距离，并使飞机在地面具有良好的机动性。机轮主要有以下三 种形式： （1） 分离式机轮，分离式机轮由内侧和外侧半轮毂通过高强度连接螺栓和自 锁螺帽连接在一起。 分离式机轮 （2） 可卸轮缘式机轮 可缷轮缘式机轮中间是下凹的和一个可缷的轮缘，可缷轮缘由一个止东卡 环固定。 11可缷轮缘式机轮 （3） 固定轮缘式机轮 中间下凹的固定轮缘式机轮专门用于使用高压轮

16、胎的飞机上， （二） 轮胎 轮胎在飞机起飞和着陆过程中可以形成一个空气垫， 帮助吸收撞击能量或摩 擦产生的热能，而且在地面它支持飞机的重量。轮胎必须能承受高速和巨大的静 载荷和动载荷。一般存放在 1027的干燥的暗室内，避免过热、潮湿和强光、 防止侵蚀性物质接触。 （1）轮胎的构造，轮胎包括内胎和外胎，现在大多数客机采用无内胎轮胎。 其结构的结构包括胎面层、护胎层（缓冲层） 、胎体层（帘线层） 、钢丝圈、滑动 套、防磨层、胎缘尖部、胎缘根部、内层、胎面加强层、胎侧壁和尖顶条。 12（2）轮胎损伤 飞机轮胎损伤的严重情况为爆裂，爆裂的原因一般有轮胎内部发热爆裂、外 来物刺伤、磨损爆裂三类。 (A ) 轮胎发热分离脱胶与爆裂 轮胎走行中， 接地变形和复原反复进行。 轮胎中 的橡胶和帘线等弹性材料会受到反复变形运动而发热。 轮胎材料都是热的不良导 体，放热少，会将热量积蓄在轮胎内。 (B) 轮胎被外物割伤爆裂， 跑道上由于经常的飞机降落，难免会有飞机落下的 螺钉甚至金属片。