飞机结构与系统(第六章起落架系统)

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1、第六章 起落架系统,本章内容 起落架系统概述 起落架的结构型式和受力 起落架减震系统 前起落架特定装置 刹车装置 收放机构,起落架系统概述,起落架是飞机的重要组成部分，主要用于实现飞机 起飞、着陆、地面滑行和停放等功能，并吸收和耗散飞 机在着陆和地面运动过程中所产生的各种能量，例如： 飞机接地下沉速度产生的垂直动能，滑跑时的结构摆振 和由于地面不平坦产生的能量，以及飞机刹车时所要吸 收和耗散的飞机水平方向动能，等等。起落架装置重量约占全机重量的3.7%5%，占飞机 结构重量的10%15%。,一、起落架的功用,起落架系统概述,1. 机轮起落架,二、飞机起落装置的类型,起落架系统概述,二、飞机起落

2、装置的类型,2. 雪橇式起落架 着陆场所: 冰雪机场、松软土质跑道、草坪,C-5,起落架系统概述,二、飞机起落装置的类型,3. 水上飞机起落架船身式飞机,US-1A（日）,起落架系统概述,二、飞机起落装置的类型,3. 水上飞机起落架浮筒式飞机硬式浮筒（不可收放）软式充气浮筒（可收放）,起落架系统概述,主要组成：支柱、减震器、机轮 功用： 支柱：用于安装机轮、将起落架连接 到飞机机体结构上。 减震器：用于飞机在着陆和在机场地面运动时吸收并消耗冲击能量 机轮：用于飞机在地面上的运动防滑刹车系统、收放机构、电液系统等。,三、起落架的结构组成,起落架系统概述,1. 基本要求： 与飞机机体结构相同：最小

3、重量要求、易使用维护性、工艺性及 经济性等。按安全寿命（疲劳寿命）原理设计，要求起落架与机体结构同 寿。 2. 自身要求： 1）良好的减震性能； 2）地面运动时良好的操纵性、稳定性； 3）良好的刹车制动性能； 4）“漂浮性”要求； 5）与机体连接合理、可靠，并具备良好的收放可靠性； 6）防护要求。包括：自身防护以及当起落架结构失效时避免对其他机构造成破坏。,四、起落架的设计要求,起落架系统概述,四、起落架的设计要求,3. 实例： C-5A银河大型远程军用运输机： 最大起飞重量330t，最大载重120t。 起落架布置： 4个主起1个前起； 28个机轮； 双动式减震器； 主起可以旋转； 侧风定向系

4、统； 机身高度可调； 装载地板倾斜度可调； 等等。,C-5A三面图,起落架系统概述,1. 着陆撞击载荷： 飞机降落姿态可能是：三点着陆、两点着陆、一点着陆或侧滑着陆。着陆过程中承受不同载荷：垂直撞击、前方撞击、侧向撞击载荷和 惯性力矩。现代飞机一般规定起落架垂直方向载荷系数：战斗机为35，小型 多用途飞机为23，运输机为0.71.5；规定在不光滑的跑道粗暴着陆 时水平方向载荷系数为12；在带侧滑接地或地面急转弯时，侧向载 荷系数约为0.31.0。,五、起落架的外载荷,起落架系统概述,五、起落架的外载荷,2. 滑跑冲击载荷： 起飞、着陆的滑跑过程中，由于道面不平或道面杂物造成对起落 架的冲击载荷

5、；还包括由于未被减震装置耗散掉的着陆能量引起的 振动（逐次衰减）。载荷虽小于着陆撞击载荷，但由于滑跑距离长，滑跑冲击载荷的 反复作用次数多。,起落架系统概述,五、起落架的外载荷,3. 刹车载荷： 着陆滑跑过程中刹车引起的载荷。除轮胎和地面摩擦力外，还有刹车力矩引起的垂直载荷。,起落架系统概述,五、起落架的外载荷,4. 静态操纵载荷和地面停放载荷： 飞机在牵引、进入定位常用牵引架对起落架进行 各方向的推、拉、扭、摆，造成静态操纵载荷；飞 机停放并固定在地面时可能会受到的由于大风引起 的系留载荷，等等,起落架系统概述,五、起落架的外载荷,5. 起转、回弹载荷： 飞机着陆过程中，在机轮触地瞬间，由于

6、地面摩擦力的作用，产 生使机轮转动的力矩，并使静止的机轮开始滚动并加速，这就是机 轮起转过程。机轮滚动的线速度等于飞机水平速度时，起转过程结 束。起转过程中出现的最大摩擦力即是起转载荷。起转阶段中，由于起转载荷的作用，起落架弹性支柱产生向后的 变形，积蓄了变形能。当起转阶段结束时，弹性支柱将变形能释放 出来，产生作用在轮轴上的向前的回弹力，称为回弹载荷。,起落架系统概述,1. 后三点式 优点：尾部起落架受力小，结构短、小，易收藏；缺点：1） 地面运动的方向稳定性差；2) 猛烈刹车时有翻倒的倾向。3）对于喷气式飞机，尾喷管的气流易损伤跑道。4）着陆时前视界较差,六、起落架的布置形式,起落架系统概

7、述,六、起落架的布置形式,2. 前三点式 优点：克服了后三点起落架的几乎所有缺点.1）飞机的地面运动方向稳定性好；2）飞机着陆时可猛烈刹车而不致使飞机向前翻到；3) 着陆时前视角好；4） 发动机喷流不会损伤跑道。缺点：1） 前起落架受力大、比较长，质量大，抬头难，布置困难； 2) 前轮易摆振。,起落架系统概述,六、起落架的布置形式,2. 前三点式 滑跑方向稳定性：两主轮上的摩擦力合力 绕飞机重心的力矩将减小偏 向，使飞机转回原来方向滑 跑。,起落架系统概述,六、起落架的布置形式,2. 前三点式 着陆刹车：飞机质心离前起落架很远。,起落架系统概述,六、起落架的布置形式,3. 自行车式 该种布置形

8、式为特定布局的飞机 所采用，如“鹞”式战斗机。协调货舱(弹舱)或动力装置、上 单翼和起落架之间的布置关系。,起落架系统概述,六、起落架的布置形式,3. 自行车式 缺点： 1）前起落架载荷很大(约承担40%的总载荷)，抬头困难； 2）要求前后机轮同时着地，难度很大； 3）前轮需安装转弯机构； 4）起落架收藏所需开口使 结构增重很大。,海鹞,起落架系统概述,六、起落架的布置形式,4. 多支点式 (多轮多支柱) 常用于起飞重量超过200t的重型运输机和客机上。2个以上主起落架 ，主起可双轮可小车式，飞机重心位于前后主起落架支柱之间，结构布 局类似前三点式。,起落架系统概述,六、起落架的布置形式,4.

9、 多支点式 (多轮多支柱) 优点：1）分散过大的载荷，减小 局部载荷；2）起落架生存性好；3）刹车效能较好（刹车机构分散在各机轮上，散热性较好）。4）同前三点式,起落架结构型式和受力,由杆系构成空间桁架结构。 优点：构造简单。 缺点：不可收放，阻力大。 应用：低速轻型飞机、直升机。,一、构架式起落架,起落架结构型式和受力,1. 简单支柱式起落架主要受力构件为减震支柱(支柱 与减震器合成一个构件)。,二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架,起落架结构型式和受力,二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架,2. 撑杆支柱式起落架在支柱中部加一撑杆，使减震 支柱以双支点外伸梁的形式受力， 大大减小支柱上端的弯矩。撑

10、杆可以同时兼做折叠连杆， 或者用作动筒锁定后作为撑杆。,起落架结构型式和受力,二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架,3. 支柱式起落架特点 优点： 1）结构简单，传力直接，圆筒形支柱具有较好的抗压、抗弯、抗扭的综合性能，重量轻，体积小，易收藏。 2）可采用不同的轮轴、轮叉形式，可调整机轮接地点和机体连接点之间的相互位置和起落架高度。,起落架结构型式和受力,二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架,3. 支柱式起落架特点 缺点： 1）不利于吸收前方来的撞击，通常将支柱前倾一个角度，但在受垂直撞击时会受到附加弯矩。 2）由于减震支柱受弯，密封性较差，减震器压力受到限制，初始气压约3Mpa，最大许可压力一般在1

11、0Mpa。因而行程较大，支柱较长，重量增加。,起落架结构型式和受力,二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架,3. 支柱式起落架特点 缺点： 3）需用扭力臂，阻止内外筒相对转动，因内外筒之间无法直接传递扭矩（以弯矩形式传递扭矩）。 应用：适用于起落架较 长、跑道路面较好、 前方撞击较小的飞机 ，更多应用在主起落 架。,起落架结构型式和受力,1. 减震器与受力支柱分开,三、摇臂支柱式起落架,起落架结构型式和受力,三、摇臂支柱式起落架,1. 减震器与受力支柱分开,起落架结构型式和受力,三、摇臂支柱式起落架,2. 减震器与受力支柱一体（半摇臂）适于前轮上使用，便于前轮转弯。,起落架结构型式和受力,三、摇臂支

12、柱式起落架,2. 减震器与受力支柱一体（半摇臂）适于前轮上使用，便于前轮转弯。,起落架结构型式和受力,三、摇臂支柱式起落架,3. 摇臂式起落架特点 优点： 1) 对前方撞击、垂直撞击减震较好 ； 2) 减震器上受到力大于机轮上的力行程小起落架高度可较小； 3) 减震器受弯矩小或不受弯矩减震器密封性好气体压力大（50MPa）行程小支柱短起落架高度可较小； 缺点： 1）摇臂受力大且复杂、交点多、协调关系多； 起落架构造和工艺均复杂、重量大、前后尺寸大。 应用：摇臂式起落架适用于起落架高度较小、着陆速度较大、或使用跑道较差的飞机，尤其在前起落架上用的较多。,起落架结构型式和受力,特点： 优点：避免中

13、、上单翼的飞机主 起落架较长、较重、收藏不 便等困难。 缺点： 1）斜撑杆式的支柱受很大弯矩； 2）收放机构复杂，重量大。,四、外伸式起落架,米格-23,起落架结构型式和受力,四、外伸式起落架,起落架结构型式和受力,1. 目的 减小机轮对地面压力，提高飞机的漂浮性； 避免机轮过大难以收藏。,五、多轮式起落架,安225重型运输机,起落架结构型式和受力,五、多轮式起落架,2. 类型 小车式（4、6轮），应用最广泛； 并排布置（4轮），当用于主起时需作特殊设计，以便于转弯，收放机构比较复杂； 前后串列式。,起落架结构型式和受力,五、多轮式起落架,3. 多轮小车式起落架,起落架结构型式和受力,五、多轮

14、式起落架,4. “爵克”式起落架（前后串列式）,构造：两轮子-两摇臂-减震支柱（水平安装且与机身轴线平行） 优点：均匀受力、地面滑跑时的振动不致传到机身上；可使机轮半收缩，实现下蹲和倾斜。,起落架结构型式和受力,五、多轮式起落架,5. 波音747主起落架,将各主起减震器用油管相互连通-每个起落架受载均匀,起落架减震系统,一、减震系统概述,1. 功用：缓解飞机着陆撞击、滑跑阶段隔离地面引起的振动的作用，并 保证飞机地面滑跑时具备良好的操纵稳定性。也常称为缓冲系统。 2. 组成：轮胎（吸收能量：30-40%低压 10-15%高压） 减震器（缓冲器）,起落架减震系统,一、减震系统概述,3. 对减震装

15、置的要求： 1）具有较高的减震效率； 2）吸收的大部分能以热量的型式被耗散； 3）便于起落架能及时承受再次撞击； 4）满足使用跑道的地面通过性要求。,起落架减震系统,一、减震系统概述,4. 种类： 1）固体弹簧式橡皮绳式、钢弹簧式等。效率低，只适于轻型低速飞机和后三点式飞机的尾轮,起落架减震系统,一、减震系统概述,4. 种类： 2）流体弹簧式 气体式 油气式 全油液式,全油液式减震器,油气式减震器,起落架减震系统,一、减震系统概述,4. 种类： 2）流体弹簧式不同类型减震器的效率与重量比较,起落架减震系统,二、油气式减震器,1. 典型构造及工作原理： 1）气体弹簧气体弹簧力：,起落架减震系统,

16、二、油气式减震器,1. 典型构造及工作原理： 1）气体弹簧气体吸收的能量：,可以用调节V0或p0的方法来调节减震器的行程S和软硬程度。,起落架减震系统,二、油气式减震器,1. 典型构造及工作原理： 1）气体弹簧若只有气体工作（气体减震器）的缺点： 只能吸收能量，减少撞击过载，但不能耗散能量； 功量图效率低。,起落架减震系统,二、油气式减震器,1. 典型构造及工作原理： 2）油液阻尼,起落架减震系统,二、油气式减震器,1. 典型构造及工作原理： 3）油气缓冲器载荷气体弹簧力油液阻尼力摩擦力 压缩行程：伸展行程：,起落架减震系统,二、油气式减震器,1. 典型构造及工作原理： 4）减震器性能指标 a) 效率系数（充实系数） ：表示功量曲线的充实度，反映 吸能效率的大小,起落架减震系统,二、油气式减震器,