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起落架
起落架
起落架(起落架)
起落架（Undercarriage）是航空器下部用于起飛降落或地面（或水面）滑行時支撐航空器并用于地面（或水面）移動的附件裝置。起落架是唯一一種支撐整架飛機的部件，因此它是飛機不可分缺的一部份；沒有它，飛機便不能在地面移動。當(dāng)飛機起飛后，可以視飛機性能而收回起落架。
目錄 發(fā)展演變 基本組成 布置型式 結(jié)構(gòu)分類 收縮展開 發(fā)展演變在過去，由于飛機的飛行速度低，對飛機氣動外形的要求不十分嚴(yán)格，因此飛機的起落架都由固定的支架和機輪組成，這樣對制造來說不需要有很高的技術(shù)。當(dāng)飛機在空中飛行時，起落架仍然暴露在機身之外。隨著飛機飛行速度的不斷提高，飛機很快就跨越了音速的障礙，由于飛行的阻力隨著飛行速度的增加而急劇增加，這時，暴露在外的起落架就嚴(yán)重影響了飛機的氣動性能，阻礙了飛行速度的進一步提高。 因此，人們便設(shè)計出了可收放的起落架，當(dāng)飛機在空中飛行時就將起落架收到機翼或機身之內(nèi)，以獲得良好的氣動性能，飛機著陸時再將起落架放下來。然而，有得必有失，這樣做的不足之處是由于起落架增加了復(fù)雜的收放系統(tǒng)，使得飛機的總重增加。但總的說來是得大于失，因此現(xiàn)代飛機不論是軍用飛機還是民航飛機，它們的起落架絕大部分都是可以收放的，只有一小部分超輕型飛機仍然采用固定形式的起落架（如蜜蜂系列超輕型飛機）。
基本組成綜述
為適應(yīng)飛機起飛、著陸滑跑和地面滑行的需要，起落架的最下端裝有帶充氣輪胎的機輪。為了縮短著陸滑跑距離，機輪上裝有剎車或自動剎車裝置。此外還包括承力支柱、減震器（常用承力支柱作為減震器外筒）、收放機構(gòu)、前輪減擺器和轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)等。承力支柱將機輪和減震器連接在機體上，并將著陸和滑行中的撞擊載荷傳遞給機體。前輪減擺器用于消除高速滑行中前輪的擺振。前輪轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)可以增加飛機地面轉(zhuǎn)彎的靈活性。對于在雪地和冰上起落的飛機，起落架上的機輪用滑橇代替。
減震器
飛機在著陸接地瞬間或在不平的跑道上高速滑跑時，與地面發(fā)生劇烈的撞擊，除充氣輪胎可起小部分緩沖作用外，大部分撞擊能量要靠減震器吸收。現(xiàn)代飛機上應(yīng)用最廣的是油液空氣減震器。當(dāng)減震器受撞擊壓縮時，空氣的作用相當(dāng)于彈簧，貯存能量。而油液以極高的速度穿過小孔，吸收大量撞擊能量，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，使飛機撞擊后很快平穩(wěn)下來，不致顛簸不止。
收放系統(tǒng)
收放系統(tǒng)一般以液壓作為正常收放動力源，以冷氣、電力作為備用動力源。一般前起落架向前收入前機身，而某些重型運輸機的前起落架是側(cè)向收起的。主起落架收放形式大致可分為沿翼展方向收放和翼弦方向收放兩種。收放位置鎖用來把起落架鎖定在收上和放下位置，以防止起落架在飛行中自動放下和受到撞擊時自動收起。對于收放系統(tǒng)，一般都有位置指示和警告系統(tǒng)。
機輪和剎車系統(tǒng)
機輪的主要作用是在地面支持收飛機的重量，減少飛機地面運動的阻力，吸收飛機著陸和地面運動時的一部分撞擊動能。主起落架上裝有剎車裝置，可用來縮短飛機著陸的滑跑距離，并使飛機在地面上具有良好的機動性。機輪主要由輪轂和輪胎組成。剎車裝置主要有彎塊式、膠囊式和圓盤式三種。應(yīng)用最為廣泛的是圓盤式，其主要特點是摩擦面積大，熱容量大，容易維護。
轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)
操縱飛機在地面轉(zhuǎn)彎有兩種方式，一種是通過主輪單剎車或調(diào)整左右發(fā)動機的推力（拉力）使飛機轉(zhuǎn)彎；而另一種方式是通過前輪轉(zhuǎn)彎機構(gòu)操縱前輪偏轉(zhuǎn)使飛機轉(zhuǎn)彎。輕型飛機一般采用前一種方式；而中型及以上的飛機因轉(zhuǎn)彎困難，大多裝有前輪轉(zhuǎn)彎機構(gòu)。另外，有些重型飛機在轉(zhuǎn)彎操縱時，主輪也會配合前輪偏轉(zhuǎn)，提高飛機的轉(zhuǎn)彎性能。
布置型式前三點式起落架
飛機上使用最多的是前三點式起落架(圖1a[起落架布置型式]）。前輪在機頭下面遠離飛機重心處，可避免飛機剎車時出現(xiàn)“拿大頂”的危險。兩個主輪左右對稱地布置在重心稍后處，左右主輪有一定距離可保證飛機在地面滑行時不致傾倒。飛機在地面滑行和停放時，機身地板基本處于水平位置，便于旅客登機和貨物裝卸。重型飛機用增加機輪和支點數(shù)目的方法減低輪胎對跑道的壓力，以改善飛機在前線土跑道上的起降滑行能力,例如美國軍用運輸機C-5A，起飛重量達348噸，僅主輪就有24個,采用4個并列的多輪式車架（每個車架上有6個機輪），構(gòu)成4個并列主支點。加上前支點共有5個支點,但仍然具有前三點式起落架的性質(zhì)。 優(yōu)點 （1） 著陸簡單，安全可靠。若著陸時的實際速度大于規(guī)定值，則在主輪接地時，作用在主輪的撞擊力使迎角急劇減小，因而不可能產(chǎn)生象后三點式起落架那樣的“跳躍”現(xiàn)象。 （2）具有良好的方向穩(wěn)定性，側(cè)風(fēng)著陸時較安全。地面滑行時，操縱轉(zhuǎn)彎較靈活。 （3）無倒立危險，因而允許強烈制動，因此，可以減小著陸后的滑跑距離。 （4）因在停機、起、落滑跑時，飛機機身處于水平或接近水平的狀態(tài)，因而向下的視界較好，同時噴氣式飛機上的發(fā)動機排出的燃氣不會直接噴向跑道，因而對跑道的影響較小。 缺點 （1）前起落架的安排較困難，尤其是對單發(fā)動機的飛機，機身前部剩余的'空間很小。 （2）前起落架承受的載荷大、尺寸大、構(gòu)造復(fù)雜，因而質(zhì)量大。 （3）著陸滑跑時處于小迎角狀態(tài)，因而不能充分利用空氣阻力進行制動。在不平坦的跑道上滑行時，超越障礙(溝渠、土堆等)的能力也比較差。 （4） 前輪會產(chǎn)生擺振現(xiàn)象，因此需要有防止擺震的設(shè)備和措施，這又增加了前輪的復(fù)雜程度和重量。 盡管如此，由于現(xiàn)代飛機的著陸速度較大，并且保證著陸時的安全成為考慮確定起落架形式的首要決定因素，而前三點式在這方面與后三點式相比有著明顯的優(yōu)勢，因而得到最廣泛的應(yīng)用。
后三點式起落架
早期在螺旋槳飛機上廣泛采用后三點式起落架。其特點是兩個主輪在重心稍前處，尾輪在機身尾部離重心較遠。后三點起落架重量比前三點輕，但是地面轉(zhuǎn)彎不夠靈活，剎車過猛時飛機有“拿大頂”的危險，現(xiàn)代飛機已很少采用。 優(yōu)點 （1）后三點式起落架整體構(gòu)造比較簡單，重量也較輕。 （2）在螺旋槳飛機上容易配置。螺旋槳飛機要產(chǎn)生大的推力槳葉就很大，這不得不迫使飛機設(shè)計安裝時提高螺旋槳發(fā)動機的離地高度，而正好裝有后三點式起落架的飛機停留在地面時機頭抬起很高迎角很大。 （3）在飛機上易于裝置尾輪。與前輪相比，尾輪結(jié)構(gòu)簡單，尺寸、質(zhì)量都較��； （4）正常著陸時，三個機輪同時觸地，這就意味著飛機在飄落(著陸過程的第四階段)時的姿態(tài)與地面滑跑、停機時的姿態(tài)相同。也就是說，地面滑跑時具有較大的迎角，因此，可以利用較大的飛機阻力來進行減速，從而可以減小著陸時和滑跑距離。因此，早期的飛機大部分都是后三點式起落架布置形式。 缺點 (1)在大速度滑跑時，遇到前方撞擊或強烈制動，容易發(fā)生倒立現(xiàn)象(俗稱拿大頂)。因此為了防止倒立，后三點式起落架不允許強烈制動，因而使著陸后的滑跑距離有所增加。 (2)如著陸時的實際速度大于規(guī)定值，則容易發(fā)生“跳躍”現(xiàn)象。因為在這種情況下，飛機接地時的實際迎角將小于規(guī)定值，使機尾抬起，只是主輪接地。接地瞬間，作用在主輪的撞擊力將產(chǎn)生抬頭力矩，使迎角增大，由于此時飛機的實際速度大于規(guī)定值，導(dǎo)致升力大于飛機重力而使飛機重新升起。以后由于速度很快地減小而使飛機再次飄落。這種飛機不斷升起飄落的現(xiàn)象，就稱為“跳躍”。如果飛機著陸時的實際速度遠大于規(guī)定值，則跳躍高度可能很高，飛機從該高度下落，就有可能使飛機損壞。 (3)在起飛、降落滑跑時是不穩(wěn)定的。如過在滑跑過程中，某些干擾(側(cè)風(fēng)或由于路面不平，使兩邊機輪的阻力不相等)使飛機相對其軸線轉(zhuǎn)過一定角度，這時在支柱上形成的摩擦力將產(chǎn)生相對于飛機質(zhì)心的力矩，它使飛機轉(zhuǎn)向更大的角度。 (4)在停機、起、落滑跑時，前機身仰起，因而向下的視界不佳。 基于以上缺點，后三點式起落架的主導(dǎo)地位便逐漸被前三點式起落架所替代，只有一小部分小型和低速飛機仍然采用后三點式起落架。
自行車式起落架
還有一種用得不多的自行車式起落架，它的前輪和主輪前后布置在飛機對稱面內(nèi)（即在機身下部），重心距前輪與主輪幾乎相等。為防止轉(zhuǎn)彎時傾倒，在機翼下還布置有輔助小輪。這種布置型式由于起飛時抬頭困難而較少采用。
多支柱式起落架
這種起落架的布置形式與前三點式起落架類似，飛機的重心在主起落架之前，但其有多個主起落架支柱，一般用于大型飛機上。如美國的波音747客機、C-5A(軍用運輸機（起飛質(zhì)量均在350噸以上)以及蘇聯(lián)的伊爾86客機(起飛質(zhì)量206噸)。顯然，采用多支柱、多機輪可以減小起落架對跑道的壓力，增加起飛著陸的安全性。 在這四種布置形式中，前三種是最基本的起落架形式，多支柱式可以看作是前三點式的改進形式，在現(xiàn)代飛機中應(yīng)用最為廣泛的起落架布置形式就是前三點式。
結(jié)構(gòu)分類構(gòu)架式起落架
構(gòu)架式起落架的主要特點是：它通過承力構(gòu)架將機輪與機翼或機身相連。承力構(gòu)架中的桿件及減震支柱都是相互鉸接的。它們只承受軸向力(沿各自的軸線方向)而不承受彎矩。因此，這種結(jié)構(gòu)的起落架構(gòu)造簡單，質(zhì)量也較小，在過去的輕型低速飛機上用得很廣泛。但由于難以收放，現(xiàn)代高速飛機基本上不采用。
支柱式起落架
支柱式起落架的主要特點是：減震器與承力支柱合而為一，機輪直接固定在減震器的活塞桿上。減震支柱上端與機翼的連接形式取決于收放要求。對收放式起落架，撐桿可兼作收放作動筒。扭矩通過扭力臂傳遞，亦可以通過活塞桿與減震支柱的圓筒內(nèi)壁采用花鍵連接來傳遞。這種形式的起落架構(gòu)造簡單緊湊，易于放收，而且質(zhì)量較小，是現(xiàn)代飛機上廣泛采用的形式之一。 支柱式起落架的缺點是：活塞桿不但承受軸向力，而且承受彎矩，因而容易磨損及出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，使減震器的密封性能變差，不能采用較大的初壓力。
搖臂式起落架
搖臂式起落架的主要特點是：機輪通過可轉(zhuǎn)動的搖臂與減震器的活塞桿相連。減震器亦可以兼作承力支柱。這種形式的活塞只承受軸向力，不承受彎矩，因而密封性能好，可增大減震器的初壓力以減小減霞器的尺寸，克服了支柱式的缺點，在現(xiàn)代飛機上得到了廣泛的應(yīng)用。搖臂式起落架的缺點是構(gòu)造較復(fù)雜，接頭受力較大，因此它在使用過程中的磨損亦較大。
浮筒式起落架
浮筒式起落架是應(yīng)用于水陸兩棲飛機上，由于水陸兩棲飛機需要能夠安全降落在水上和陸上，因此浮筒式起落架除了設(shè)有普通可收縮的機輪外，還設(shè)有專在水上降落、不能收回的浮筒。浮筒式起落架的機輪是收回在浮筒之內(nèi)，為了方便在水面轉(zhuǎn)向，有些浮筒的尾端還有裝尾舵。
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