2020-06-23 22:28:33

起落架

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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。任何人造的飞行器都有离地升空的过程,而且除了一次性使用的火箭导弹和不需要回收的航天器之外,绝大部分飞行器都有着陆或回收阶段。对飞机而言,实现这一起飞着陆(飞机的起飞与着陆过程)功能的装置主要就是起落架。 

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基本信息

  • 中文名

    起落架

  • 外文名

    The landing gear

  • 简介

    支撑飞机重力

  • 类型

    机器

折叠 编辑本段 发展演变

起落架起落架在过去,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(如蜜蜂系列超轻型飞机)。

折叠 编辑本段 基本组成

折叠 综述

为适应飞机起飞、着陆滑跑和地面滑行的需要,起落架的最下端装有带充气轮胎的美国B-36轰炸机实验履带式起落架美国B-36轰炸机实验履带式起落架机轮。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。

折叠 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。

折叠 收放系统

收放系统一般以液压作为正常收放动力源,以冷气、电起落架收放系统起落架收放系统力作为备用动力源。一般前起落架向前收入前机身,而某些重型运输机的前起落架是侧向收起的。主起落架收放形式大致可分为沿翼展方向收放和翼弦方向收放两种。收放位置锁用来把起落架锁定在收上和放下位置,以防止起落架在飞行中自动放下和受到撞击时自动收起。对于收放系统,一般都有位置指示和警告系统。

折叠 机轮和刹车系统

机轮的主要作用是在地面支持飞机的重量,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。

折叠 转弯系统

操纵飞机在地面转弯有两种方式,一种是通过主轮单刹车或调整左右发动机的推力(拉力)使飞机转弯;而另一种方式是通过前轮转弯机构操纵前轮偏转使飞机转弯。轻型飞机一般采用前一种方式;而中型及以上的飞机因转弯困难,大多装有前轮转弯机构。另外,有些重型飞机在转弯操纵时,主轮也会配合前轮偏转,提高飞机的转弯性能。

折叠 编辑本段 布置型式

折叠 前三点式起落架

起落架起落架飞机上使用最多的是前三点式起落架(图1a[起落架布置型式])。前轮在机头下面远离飞机重心处,可避免飞机刹车时出现"拿大顶"的危险。两个主轮左右对称地布置在重心稍后处,左右主轮有一定距离可保证飞机在地面滑行时不致倾倒。飞机在地面滑行和停放时,机身地板基本处于水平位置,便于旅客登机和货物装卸。重型飞机用增加机轮和支点数目的方法减低轮胎对跑道的压力,以改善飞机在前线土跑道上的起降滑行能力,例如美国军用运输机C-5A,起飞重量达348吨,仅主轮就有24个,采用4个并列的多轮式车架(每个车架上有6个机轮),构成4个并列主支点。加上前支点共有5个支点,但仍然具有前三点式起落架的性质。

优点

(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。

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。F-35飞机后起落架F-35飞机后起落架

(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。

折叠 后三点式起落架

早期在螺旋桨飞机上广泛采用后三点式起落架。其特点是两个主轮在重心稍前处,尾轮在机身尾部离重心较远。后三点起落架重量比前三点轻,但是地面转弯不够灵活,刹车过猛时飞机有"拿大顶"的危险,现代飞机已很少采用。

优点

(1)后三点式起落架整体构造比较简单,重量也较轻。

(2)在螺旋桨飞机上容易配置。螺旋桨飞机要产生大的推力桨叶就很大,这不得不迫使飞机设计安装时提高螺旋桨发动机的离地高度,而正好装有后三点式起落架的飞机停留在地面时机头抬起很高迎角很大。

(3)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;

(4)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。

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。如过在滑跑过程中,某些干扰(侧风或由于飞机起落架小车飞机起落架小车路面不平,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,只有一小部分小型和低速飞机仍然采用后三点式起落架。

折叠 自行车式起落架

还有一种用得不多的自行车式起落架,它的前轮和主轮前后布置在飞机对称面内(即在机身下部),重心距前轮与主轮几乎相等。为防止转弯时倾倒,在机翼下还布置有辅助小轮。这种布置型式由于起飞时抬头困难而较少采用。

折叠 多支柱式起落架

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波音777-300的起落架波音777-300的起落架架之前,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客机、C-5A(军用运输机(起飞质量均在350吨以上)、欧洲的空中客车A380客机以及苏联的伊尔86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,在现代飞机中应用最为广泛的起落架布置形式就是前三点式。

折叠 编辑本段 结构分类

折叠 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。

折叠 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。

折叠 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霞器的尺寸,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。

折叠 浮筒式起落架

浮筒式起落架是应用于水陆两栖飞机上,由于水陆两栖飞机需要能够安全降落在水上和陆上,因此浮筒式起落架除了设有普通可收缩的机轮外,还设有专在水上降落、不能收回的浮筒。浮筒式起落架的机轮是收回在浮筒之内,为了方便在水面转向,有些浮筒的尾端还有装尾舵。

折叠 编辑本段 故障迫降记录

1998年9月10日,中国东方航空一架MD-11型客机因前起落架无法展开,被迫在上海虹桥机场迫降。中国东方航空迫降现场中国东方航空迫降现场事后此事件被改编成一部纪实电影《紧急迫降》。

2005年9月21日,美国捷蓝航空一架空客A320型客机因前起落架无法收回机腹内,起落架扭曲90度。被迫在洛杉矶国际机场迫降。

2007年3月13日,全日空一架庞巴迪DHC8-Q400型客机因前起落架无法展开,被迫在高知机场迫降。迫降时未发生着火或爆炸事故。

2007年4月9日,印度航空一架空客A310"空中皇宫"客机从中国上海飞往印度新德里客机因前起落架无法展开,被迫在新德里国际机场迫降。机上所有人员安然无恙。但是机场的两条主要跑道因此受阻,造成大量航班延误。

2009年2月28日,罗马尼亚喀尔巴阡山航空一架SAAB2000型客机因前起落架无法展开,被迫在蒂米什瓦拉机场迫降。机上所有人员安然无恙。

前起落架正常但缺右侧主起落架的前起落架正常但缺右侧主起落架的

2010年1月10日,在美国新泽西纽瓦克国际机场,一架美国联邦航空公司的客机在准备降落时发现右侧主起落架出了故障,无法放下,经过几次失败的尝试后只好迫降,无人员伤亡。

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