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1、民航客机起落装置飞机起落架系统简介 起落架是飞机的重要部件,用来保证飞机在地面灵活运动,减小飞机着陆撞击与颠簸,滑行刹车减速;收上起落架减小飞行阻力,放下支持飞机。本文将简要介绍现代民用飞机起落架的组成及工作。 一、起落架的作用 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。概括起来,起落架的主要作用有以下四个: 1、承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力; 2、承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击和颠簸能量;3、滑跑与滑行时的制动;4、滑跑与滑行时操纵飞机。二、起落架的配置形式 起落架的布置形式是指飞机起落架支柱(支点)的数目和其相对于飞
2、机重心的布置特点。目前,飞机上通常采用四种起落架形式: 1、后三点式:这种起落架有一个尾支柱和两个主起落架。并且飞机的重心在主起落架之后。后三点式起落架的结构简单,适合于低速飞机,因此在四十年代中叶以前曾得到广泛的应用。目前这种形式的起落架主要应用于装有活塞式发动机的轻型、超轻型低速飞机上。 后三点式起落架具有以下优点: 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;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
3、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。 随着飞机的发展,飞行速度的不断提高,后三点式起落架暴露出了越来越多的缺点: (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
4、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。如处在滑跑过程中,某些干扰(侧风或由于路面不平,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,目前只有一小部分小型和低速飞机仍然采用后三点式起落架。 2、前三点式:这种起落架有一个前支柱和两个主起落架。
5、并且飞机的重心在主起落架之前。前三点式起落架是目前大多数飞机所采用的起落架布置形式,与后三点式起落架相比较,前三点式起落架更加适合于高速飞机的起飞降落。 前三点式起落架的主要优点有: 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前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
6、直接喷向跑道,因而对跑道的影响较小。 然而,前三点式起落架依然存在许多缺点: 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。 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。 3
7、、自行车式:这种起落架除了在飞机重心前后各有一个主起落架外,还具有翼下支柱,即在飞机的左、右机翼下各有一个辅助轮。 无论是前三点式起落架还是后三点式起落架,其主轮都是布置在机翼下方,因此飞行时都将主轮收入机翼内。但有一些飞机的机翼非常薄,或者是布置了其它结构设备,因此难于将主起落架收入机翼内,这种飞机往往采用自行车式起落架,如美国的“同温层堡垒”B-52等。由于自行车式起落架的两个主轮都在机身轴线上,飞行时直接收入机身内,而只在左右机翼下各装一个较小的辅助轮。 自行车式起落架虽然解决了主起落架的收放问题,但同时也带来了诸多的缺点: 1)前起落架承受的载荷较大,而使尺寸、质量增大。 2)起飞滑跑
8、时不易离地而使起飞滑跑距离增大。为使飞机达到起飞迎角,需要依靠专门措施,例如在起飞滑跑时伸长前起落架支柱长度或缩短后起落架支柱长度。 3)不能采用主轮刹车的方法,而必须采用转向操纵机构实现地面转弯等。 由于以上的不利因素,除非是不得以,一般不采用自行车起落架。目前仅有少数飞机采用这种起落架布局形式,如美国的“海鹞”AV-8垂直起降战斗机等。 4.多支柱式: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旅客机、C-5A(军用运输机构架式起落架 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
9、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。 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
10、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。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震器的尺寸,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。 四、起落架的基本组成及其功用 根据现代飞机起落架的功用及工作要求,其基本组成包括减震支柱、扭力臂、轮胎、收放机构、地面安全装置、主轮刹车装置与前轮转弯机构等。大型客机主起落架多采用支
11、柱套筒式加四轮小车式滑行装置,除基本组成外还包括侧撑杆与阻力撑杆、稳定减震器、刹车平 衡机构、轮架及翻转机构等,各组成的功用简述如下。减震支柱上端与机体铰接,下端固结轮轴或铰接轮架,收放时绕铰接处转动,主要功用是承受、传递地面载荷,减小着陆撞击颠簸。 扭力臂的上、下两臂由螺栓铰连,上臂连接支柱外筒,下臂连接支柱内筒,主要承受、传递扭转力矩,防止支柱内、外筒相对旋转。 侧撑杆由上、下撑杆铰接而成,上连机体下连减震支柱,主要减小支柱的侧向载荷,有的与收放动作筒合用,有的则与撑杆式放下锁合用。 阻力撑杆上连机体下连减震支柱,主要保证减震支柱前、后方向工作稳定,减小支柱水平方向的荷载。 减震器 飞机在
12、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。 轮架翻转机构在起落架收上时使轮架翻转约90,以便收轮入舱,定位器保证着陆时放正小车式轮架。 机轮和刹车系统 机轮的主要作用是在地面支持收飞机的重量,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
13、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。 五、起落架收放系统 现代飞机起落架都是可收放式的,收上起落架飞行不仅可以减小阻力,而且有利于飞机姿式控制,因此起落架的收放直接影响到飞机着陆性能。 民用飞机主要起落架收放方向有沿机翼展向与弦向两种,前、主起落架均收入专门的轮舱内,并由舱门掩盖。 多数单发飞机和部分多发飞机,以及发动机装与尾部的飞机,主起落架沿翼展方向内收入根部机翼舱或机身舱内,少数沿机翼展向外收入机舱内起落架的收放系统包括:收放动作装置;收放位置锁定装置;舱门收放及
14、协调装置;操纵控制与位置信号;地面安全装置;应急放下装置。 收放动作筒是起落架收放的传动机构。现代飞机起落架收放由手柄或电门操控,控制液压换向阀,使液压进入动作筒转动起落架收放,保证收放时间与平稳上锁,不同飞机起落架收放的高度、速度等条件不一样,使用时应严格按照规定执行。 收上锁将起落架固定在收上位,防止飞行中自动掉下来;放下锁将起落架固定在放下位,防止受到地面撞击而收起。位置锁一般为机械式,也有的飞机采用收上液压锁当起落架收上到位时,将油液封闭与传动管路,使动作筒不能移动,从而固定起落架。 机械式位置锁有挂钩式与撑杆式两种。收上锁除液压锁外均为挂钩锁;放下锁都为机械 式,除少数飞机前起落架采
15、用挂钩式放下锁,民用客机起落架多数采用撑杆式放下锁。撑杆式放下锁由可折斜撑杆、可折锁杆,开锁动作筒等组成。当动作筒作动起落架放下到位时,可折叠撑杆伸直顶住起落架不能收起,可折叠锁杆在弹簧力作用下伸直顶住斜撑杆转动关节,有的飞机为钩住转动关节凸台,以此将起落架固定在放下位。收起起落架时,液压传动开锁动作筒克服弹簧力使锁杆折叠,同时带动斜撑杆折叠,起落架在收放动作筒作动下收上。 起落架收到位锁住或放下到位锁住时,由终点电门接通驾驶舱信号板的位置信号显示。舱门机构保证舱门随起落架收放而开关,协调装置则保证放下时先开舱门,放好后部分舱门又关上,以减小外露口,收起落架是先开关闭的舱门,收好后关闭全部舱门。 为防止飞机在地面时误收起落架的事故,收放系统设置有地面安全电门与保险销。锁销头带有一小的红旗表示地面保险销插入,飞机起飞前必须取下保险销。