飛機起落架設計的關鍵問題探究

肖砷宇+施曉穎

摘 要：隨著飛機制造技術的發展，飛機起落架的設計與制造越來越成為飛機生產的關鍵部分，對于飛機的正常運行起著越來越重要的作用。文章通過對于飛機的發展以及飛機起落架的結構動力分析，對于飛機起落架的設計關鍵問題進行了探討，對于飛機的高效設計制造提出了一些方法。

關鍵詞：飛機起落架；關鍵問題；設計制造

1 飛機起落架概述

起落架是飛機下部用于起飛降落或地面滑行時支撐飛機并用于地面移動的附件裝置。作為飛機或航天器的起落支撐設備，可用于起飛或著陸。對于飛機，起落架在不飛行時支撐飛機，允許其在沒有損壞的情況下起飛、著陸和滑行。通常使用輪子，但是可以根據表面以及飛行器是垂直操作還是能夠沿著表面滑行來部署元件組合。大型飛機通常具有可伸縮起落架，其在飛行期間折疊以減小空氣阻力或阻力。對于運載火箭和航天器著陸器，起落架通常設計成僅在飛行后支撐車輛，并且通常不用于起飛或表面運動。飛機起落架通常包括配備簡單減震器的輪子或者更先進的空氣型支柱，用于跑道和崎嶇地形著陸。起落架是飛機的相對較重的部分，它可以高達起飛重量的7%，但更通常為4-5%。輪式起落架通常有兩種類型，常規的或拖曳式起落架，其中有兩個朝向飛機前部的主輪和在后部的單個輪子，前三點式的底盤，其中在翼下方有兩個主輪或輪組件，并且在中部具有第三個小輪。尾槳裝置在早期螺旋槳飛機時代很常見，因為它允許更多的空間用于螺旋槳間隙。大多數現代飛機有前三點式的底盤，有時，在帶有前三點式底盤的飛機上增加一個小的尾輪或防滑板，以便在起飛時發生尾部撞擊。波音747飛機有一個可伸縮的尾部輪，因為三角翼飛機起飛時需要大角度爬升。具有可伸縮的常規起落架的飛行器具有固定的尾輪，其產生最小的阻力，由于大部分通過尾輪的氣流已經被機身覆蓋，甚至在某些情況下改善了偏航穩定性。中央主機和前齒輪與機翼上的支架可以在兩側配合主起落架的收回動作。

2 飛機起落架的結構

2.1 減震器

通常，飛機減震器被設計為無源裝置，其特性調整到最常見的預期沖擊載荷。然而，在許多情況下，實際工作條件的變化如此之高，使得最佳設計的被動減震器不能表現得足夠好。在各種著陸條件下影響著陸裝置的影響條件的變化是這種情況的一個很好的例子。與被動系統相反，現在集中于能量吸收結構元件的主動適應，其中傳感器系統識別沖擊負載的類型并且在保證沖擊能量的最佳耗散的情況下激活能量吸收部件。主動控制是指用于確定響應于傳感器，例如雷達或加速度計的測量輸出而產生的所需信號的法則的方法。該控制信號被發送到致動器，從而施加結構構件的機械性質的校正，可以為預測的影響情景設計非線性材料特性的最優分布，通過主動控制的減震器實現。

2.2 伸縮結構

飛機起落架液壓機可以實現對飛機起落架的伸縮控制。液壓機是使用液壓缸產生壓縮力的裝置，它使用液壓等效的機械杠桿，液壓機來源于Pascal原理，整個封閉系統中的壓力是恒定的。系統的一部分是用作泵的活塞，其中適當的機械力作用在小的橫截面積上；另一部分是具有較大面積的活塞，其產生相應較大的機械力。如果泵與壓力缸分離，則僅需要小直徑管。當任一活塞被向內推時，由于流體是不可壓縮的，所以小活塞移動的體積等于大活塞移置的體積。為了減少飛行中的阻力，一些起落架縮回到機翼和機身中，輪子與表面齊平或隱藏在門后面，這稱為可伸縮齒輪。如果在收回之后輪子保持突出并且部分地暴露于氣流，則系統被稱為半可收回的。在可伸縮的齒輪系統中，車輪被收起的車廂被稱為車輪井，這也可能減少貨物或燃料空間。通常提供多重冗余以防止單個故障導致整個起落架伸展過程失效。無論是電動還是液壓操作，起落架通常可以由多個來源提供動力。在電力系統故障的情況下，應急擴展系統總是可用的。

2.3 機輪和剎車系統

航空航天工業正在以驚人的速度發展，早些時候，飛機更多地依靠較慢的速度和草的跑道，而不是停車制動。隨著新的和更強大的高速航空器的出現，增加了對更可靠和穩健的制動系統的需求，制動系統將確保最小停止距離，容易操縱飛行器和更好的散熱。剎車系統主要包括多個相互作用的元件，例如盤式制動器、推力反向器、空氣制動器和擾流器。盤式制動器通過摩擦將多余的動能轉換成熱量。推力反向器重定向氣流，以便沿與飛行行程的方向相反的方向增加推力，從而輔助車輛的減速。減速器和空氣制動器是有助于增加阻力的結構。

3 飛機起落架的設計

前三點式起落架，采用前三點式起落架，與自行車式后三點式相比前三點式具有結構重量適中，前方視界、地面滑行穩定性、起飛抬前輪、起飛過程中的操作、著陸接地的操作性能好，著陸速度使用的發動機不限的特點。受力系統在放下位置借助承力鎖來保證幾何不變性，該鎖將起落架的承力桿或梁直接固定在飛機結構上；收放作動筒不是受理系統承力桿；這種受力形式的下鎖位承受很大的地面載荷，其變形等可能影響鎖的可靠性，從而降低起落架收放的可靠性。故用此種形式時，對起落架收放的可靠性應予以充分注意，可靠性設計和試驗均應考慮地面載荷。這一類起落架在機體內所占的空間較小。

減震器參數確定。（1）飛機下沉速度。減震器的行程取決于飛機下沉速度（接地時的垂直速度）、減震材料和接地時機翼升力。不同類型飛機的下沉速度（vV）不同：陸基飛機為3m/s，垂直起落飛機為4.5m/s，艦載飛機為6～7m/s。（2）起落架過載。飛機垂直速度的減速率稱為起落架過載，其決定了由起落架傳到機體上的載荷的大小，影響結構重量和乘員/旅客的舒適性。不同類型飛機，起落架過載（ng）不同：大型轟炸機為2～3，商用飛機為2.7～3，通用航空飛機為3，空 軍戰斗機為3～4，海軍戰斗機為5～6。前三點式起落架的缺點是自由偏轉的前支柱可能出現振幅越來越大的自激振蕩現象。

4 總結與展望

為了將飛機的作用能效最大地展現出來，優化航空工業的工作效率與高質量產能，需要加強管理，利用專門人才、高新技術來加強飛機起落架的設計與制造技術，這也是航空工業的工作重心之一。在飛機的運行維護中，飛機起落架設計技術起到了舉足輕重的作用，結合實時的信息與數據，精準地、有針對性地對航空發動機的設計進行優化分析，飛機起落架設計技術將會是未來航空制造工程的一只尖兵。通過相關開發部門和技術人員的共同努力，航空工業將會有著長足的發展。大型飛機的設計與制造得到保障，才能更好地為國民生活而服務，同時，對于我國航空工業的發展也具有深遠的意義與價值。

參考文獻

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[3]曹榮生.飛機起落架模型建立及著陸性能仿真分析[D].哈爾濱工程大學，2007.

[4]王占海.飛機起落架地面滑行試驗系統設計[D].南京航空航天大學，2007.

作者簡介：肖砷宇（1987，12-），性別：男，民族：漢，籍貫：陜西西安。當前職務：軍代表。當前職稱：助理工程師。學歷：本科，作者單位：海軍駐閻良地區航空軍事代表室。