第七章 起落架設(shè)計
第一節(jié) 概述
一、飛機起落裝置的類型
現(xiàn)代飛機大部分在陸上起飛、著陸，也有的在水上或航空母艦上起飛、降落。在陸上起飛著陸時通常使用帶機輪的起落架。當要求飛機在雪地上使用時常采用雪橇。為了使飛機同時也能在無雪的地面上使用（如在異地起飛或降落時），裝雪橇的飛機常同時裝有機輪，視需要可將雪橇和機輪中的某一種裝置放下，接地使用。
有些飛機也可在陸上（如有些現(xiàn)代無人駕駛飛機）或在航空母艦上（如艦載飛機）彈射起飛。艦載飛機在航空母艦上降落時一般須使用攔阻裝置，如攔阻網(wǎng)或攔阻纜等，強制飛機停止運動。
水上飛機有船身式和浮筒式兩種。船身式水上飛機沒有專門的起落裝置，飛機的起飛和降落、漂浮和錨泊均由作為機身的船身承擔。浮筒式水上飛機的起落裝置則是連接在機身和機翼下方、用膠布制作后充氣的浮筒。有關(guān)這些起落裝置本書不做介紹，以下將只討論常用的采用機輪的起落架的有關(guān)問題。
二、起落架的功用
起落架是供飛機起飛、著陸時在地面上滑跑、滑行、移動和停放用的。它是飛機的主要部件之一，其工作性能的好壞以及可靠性直接影響飛機的使用和安全。飛機上安裝起落架要達到兩個目的：一是吸收并耗散飛機著陸垂直速度所產(chǎn)生的動能；二是保證飛機能夠自如而又穩(wěn)定地完成在地面上的各種動作。為了能有效地完成其功能，起落架設(shè)計面臨著結(jié)構(gòu)設(shè)計、機構(gòu)設(shè)計、空氣動力性能以及由飛機用途決定和維修人員提出的使用、維修等方面一系列存在有一定矛盾的各種要求。舉例來說，在多數(shù)情況下飛機起落架整個裝置的重量約占全機重量的 "% &’%，占飛機結(jié)構(gòu)重量的 ()% & (’%；而它必須在飛機升空后能收入到對機體結(jié)構(gòu)和飛機阻力影響最小的空間中去。然而，現(xiàn)代飛機速度增大，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機均要求有近距起落等高性能，一些
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大型運輸機比過去重得多（如波音  ""的重量是波音  ""  %&’的兩倍多），此時就必須采用大的多輪式起落架。同時上述種種原因使起落架的各種裝置比過去更為復雜，而使收藏起落架的空間更顯緊張。由此可見，設(shè)計人員要找到一個能最好地協(xié)調(diào)各種要求，同時又使結(jié)構(gòu)輕、成本低的設(shè)計方案變得越來越困難了。
三、起落架的組成
現(xiàn)代飛機的起落架不單純只是一個結(jié)構(gòu)，而且是一種相當復雜的機械裝置。
它包括減震系統(tǒng)、受力支柱（有時這兩者合二為一）、撐桿、機輪、剎車裝置和防滑控制系統(tǒng)、收放機構(gòu)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和其他一些系統(tǒng)和裝置。因此起落架設(shè)計比起飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的其他部件要包含更多的工程專業(yè)，是一門跨學科的綜合技術(shù)。它包括飛機結(jié)構(gòu)、機構(gòu)和多種系統(tǒng)的設(shè)計、制造技術(shù)；包括對機場跑道設(shè)計和廣泛的材料品種（如鋁合金、鋼、鈦、鈹、碳和復合材料）的了解和使用；還包括動態(tài)測試和信息化處理技術(shù)等。對這些技術(shù)必須統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，才能取得設(shè)計的最佳綜合效果。還須注意到，起落架的設(shè)計要求、設(shè)計技術(shù)和應(yīng)用的材料都在經(jīng)常變化和發(fā)展中，因此起落架的設(shè)計變得日益復雜，但這也促進了與起落架有關(guān)的各方面科學技術(shù)的迅速發(fā)展。設(shè)計人員必須跟蹤了解這些新技術(shù)，不斷創(chuàng)新，以確保能按新的要求，使用最新的設(shè)計程序、設(shè)計原理、設(shè)計方法（如系統(tǒng)工程、并行工程的設(shè)計方法）和新材料，以求得到滿意的設(shè)計。
第二節(jié) (起落架的設(shè)計要求
起落架與飛機機體結(jié)構(gòu)有同樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：即在保證起落架結(jié)構(gòu)的強度、剛度以及預期的安全壽命的前提下重量最小；同時要求起落架使用、維護方便；易于更換、修理；還有空氣動力和工藝性、經(jīng)濟性等要求。但必須注意，起落架是由結(jié)構(gòu)、機構(gòu)和各種系統(tǒng)共同組成的復雜部件，在使用中起落架系統(tǒng)范疇出現(xiàn)的問題比較多，而它與飛機的安全又有很大關(guān)系，因此起落架應(yīng)具有很高的可靠性。起落架處于復雜的疲勞載荷作用下，就其設(shè)計準則而言與飛機的機體結(jié)構(gòu)有所不同，就目前看它一般按安全壽命（即疲勞壽命）原理設(shè)計，而不按損傷容限原理設(shè)計。這主要是由于起落架構(gòu)件因載荷大而多采用高強或超高強材料，其臨界裂紋長度小，從裂紋可檢出到斷裂之間的裂紋擴展壽命短，在有些部位裂紋的檢查電比較困難。因此，目前國內(nèi)外在進行起落架設(shè)計時均按安全壽命設(shè)計。由于前述諸原因，過去的起落架壽命一般都大大低于飛機機體結(jié)構(gòu)的壽命，需定期更換。但現(xiàn)在國外都要求并已實現(xiàn)了起落架與機體結(jié)構(gòu)同壽，我國目前也已經(jīng)或基本能達到這一要求。除上述要求之外，起落架還應(yīng)滿足與其本身功能有關(guān)的下列各項要求。
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（）起落架應(yīng)有良好的減震作用，能吸收飛機著陸時一定量的垂直動能、水平動能和正常的撞擊載荷，以減小著陸及高速滑跑時所產(chǎn)生的撞擊過載。此外應(yīng)能很快耗散撞擊動能，使飛機在撞擊后的跳躍可以很快衰減，平穩(wěn)下來。在不平的場地上滑跑時，起落架應(yīng)使飛機不產(chǎn)生太大的顛簸，以免乘員感到不適。
（"）起落架應(yīng)保證飛機在地面運動時有良好的穩(wěn)定性、操縱性和適應(yīng)性。具體而言：應(yīng)裝有轉(zhuǎn)彎、定向裝置，飛機起飛、著陸方便，滑行轉(zhuǎn)彎靈活，轉(zhuǎn)彎半徑小，滑跑中不易偏向、滾翻或側(cè)翻；在側(cè)風著陸和高速滑行時，飛機不應(yīng)有傾斜或“在地上打轉(zhuǎn)”等不穩(wěn)定的傾向；不產(chǎn)生不穩(wěn)定的前輪擺振，這些與起落架在飛機上的總體布置型式、布置參數(shù)以及起落架的某些裝置有關(guān)。
（）起落架應(yīng)有良好的剎車性能以減小著陸滑跑距離，縮短所需跑道的長度。同時也要適當考慮在起飛滑跑前加大推力時能先剎住飛機。剎車裝置必須有效可靠，最大允許剎車力與跑道表面粗糙度有關(guān)，故兩者要相匹配。艦載飛機由于在甲板跑道上著艦時有攔截網(wǎng)或攔阻纜強制飛機停止，所以起落架上無須裝強有力的剎車裝置。
（）“漂浮性”要求。輪胎的充氣壓力和起落架的構(gòu)形應(yīng)當根據(jù)飛機預定使用的機場跑道面的承載能力進行選擇。例如機場是很平坦的混凝土，還是松軟的泥地等，以便飛機能在預定的機場上順利通過。
（%）起落架與飛機機體結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)合理、可靠。同時應(yīng)便于在飛行時收藏于機體內(nèi)，以減小飛行阻力，提高飛機的性能。因而起落架應(yīng)有較小的體積和可靠的收放機構(gòu)、鎖定裝置、信號裝置以及前輪糾偏裝置等。
　
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