飛機結構與系統起落架系統課件

1、第六章 起落架系統本章內容起落架系統概述起落架的結構型式和受力起落架減震系統前起落架特定裝置剎車裝置收放機構起落架系統概述 起落架是飛機的重要組成部分，主要用于實現飛機起飛、著陸、地面滑行和停放等功能，并吸收和耗散飛機在著陸和地面運動過程中所產生的各種能量，例如：飛機接地下沉速度產生的垂直動能，滑跑時的結構擺振和由于地面不平坦產生的能量，以及飛機剎車時所要吸收和耗散的飛機水平方向動能，等等。 起落架裝置重量約占全機重量的3.7%5%，占飛機結構重量的10%15%。一、起落架的功用起落架系統概述1. 機輪起落架二、飛機起落裝置的類型起落架系統概述二、飛機起落裝置的類型2. 雪橇式起落架著陸場所:

2、 冰雪機場、松軟土 質跑道、草坪C-5起落架系統概述二、飛機起落裝置的類型3. 水上飛機起落架 船身式飛機US-1A（日）起落架系統概述二、飛機起落裝置的類型3. 水上飛機起落架 浮筒式飛機 硬式浮筒 （不可收放） 軟式充氣浮筒 （可收放）起落架系統概述主要組成： 支柱、減震器、機輪 功用：支柱： 用于安裝機輪、將起落架連接 到飛機機體結構上。減震器： 用于飛機在著陸和在機場地 面運動時吸收并消耗沖擊能量機輪： 用于飛機在地面上的運動防滑剎車系統、收放機構、電液系統等。三、起落架的結構組成起落架系統概述1. 基本要求： 與飛機機體結構相同：最小重量要求、易使用維護性、工藝性及經濟性等。 按安全

3、壽命（疲勞壽命）原理設計，要求起落架與機體結構同壽。2. 自身要求：1）良好的減震性能；2）地面運動時良好的操縱性、穩(wěn)定性；3）良好的剎車制動性能；4）“漂浮性”要求；5）與機體連接合理、可靠，并具備良好的收放可靠性；6）防護要求。包括：自身防護以及當起落架結構失效時避免對其 他機構造成破壞。四、起落架的設計要求起落架系統概述四、起落架的設計要求3. 實例： C-5A銀河大型遠程軍用運輸機：最大起飛重量330t，最大載重120t。起落架布置：4個主起1個前起；28個機輪；雙動式減震器；主起可以旋轉；側風定向系統；機身高度可調；裝載地板傾斜度可調；等等。 C-5A三面圖起落架系統概述1. 著陸撞

4、擊載荷： 飛機降落姿態(tài)可能是：三點著陸、兩點著陸、一點著陸或側滑著陸。 著陸過程中承受不同載荷：垂直撞擊、前方撞擊、側向撞擊載荷和慣性力矩。 現代飛機一般規(guī)定起落架垂直方向載荷系數：戰(zhàn)斗機為35，小型多用途飛機為23，運輸機為0.71.5；規(guī)定在不光滑的跑道粗暴著陸時水平方向載荷系數為12；在帶側滑接地或地面急轉彎時，側向載荷系數約為0.31.0。五、起落架的外載荷起落架系統概述五、起落架的外載荷2. 滑跑沖擊載荷： 起飛、著陸的滑跑過程中，由于道面不平或道面雜物造成對起落架的沖擊載荷；還包括由于未被減震裝置耗散掉的著陸能量引起的振動（逐次衰減）。 載荷雖小于著陸撞擊載荷，但由于滑跑距離長，滑

5、跑沖擊載荷的反復作用次數多。起落架系統概述五、起落架的外載荷3. 剎車載荷： 著陸滑跑過程中剎車引起的載荷。 除輪胎和地面摩擦力外，還有剎車力矩引起的垂直載荷。起落架系統概述五、起落架的外載荷4. 靜態(tài)操縱載荷和地面停放載荷： 飛機在牽引、進入定位常用牽引架對起落架進行各方向的推、拉、扭、擺，造成靜態(tài)操縱載荷；飛機停放并固定在地面時可能會受到的由于大風引起的系留載荷，等等起落架系統概述五、起落架的外載荷5. 起轉、回彈載荷： 飛機著陸過程中，在機輪觸地瞬間，由于地面摩擦力的作用，產生使機輪轉動的力矩，并使靜止的機輪開始滾動并加速，這就是機輪起轉過程。機輪滾動的線速度等于飛機水平速度時，起轉過程

6、結束。 起轉過程中出現的最大摩擦力即是起轉載荷。 起轉階段中，由于起轉載荷的作用，起落架彈性支柱產生向后的變形，積蓄了變形能。當起轉階段結束時，彈性支柱將變形能釋放出來，產生作用在輪軸上的向前的回彈力，稱為回彈載荷。起落架系統概述1. 后三點式 優(yōu)點： 尾部起落架受力小，結構短、小，易收藏； 缺點： 1） 地面運動的方向穩(wěn) 定性差； 2) 猛烈剎車時有翻倒 的傾向。 3）對于噴氣式飛機， 尾噴管的氣流易損 傷跑道。 4）著陸時前視界較差六、起落架的布置形式起落架系統概述六、起落架的布置形式2. 前三點式 優(yōu)點：克服了后三點起落架的幾乎所有缺點. 1）飛機的地面運動方向穩(wěn)定性好； 2）飛機著陸時

7、可猛烈剎車而不致 使飛機向前翻到； 3) 著陸時前視角好； 4） 發(fā)動機噴流不會損傷跑道。 缺點： 1） 前起落架受力大、比較長，質 量大，抬頭難，布置困難； 2) 前輪易擺振。起落架系統概述六、起落架的布置形式2. 前三點式 滑跑方向穩(wěn)定性： 兩主輪上的摩擦力合力繞飛機重心的力矩將減小偏向，使飛機轉回原來方向滑跑。起落架系統概述六、起落架的布置形式2. 前三點式 著陸剎車： 飛機質心離前起落架很遠。起落架系統概述六、起落架的布置形式3. 自行車式 該種布置形式為特定布局的飛機所采用，如“鷂”式戰(zhàn)斗機。 協調貨艙(彈艙)或動力裝置、上單翼和起落架之間的布置關系。 起落架系統概述六、起落架的布置

8、形式3. 自行車式 缺點：1）前起落架載荷很大(約承擔40%的總載荷)，抬頭困難；2）要求前后機輪同時著 地，難度很大；3）前輪需安裝轉彎機構；4）起落架收藏所需開口使 結構增重很大。海鷂起落架系統概述六、起落架的布置形式4. 多支點式 (多輪多支柱) 常用于起飛重量超過200t的重型運輸機和客機上。2個以上主起落架，主起可雙輪可小車式，飛機重心位于前后主起落架支柱之間，結構布局類似前三點式。起落架系統概述六、起落架的布置形式4. 多支點式 (多輪多支柱) 優(yōu)點： 1）分散過大的載荷，減小 局部載荷； 2）起落架生存性好； 3）剎車效能較好（剎車機 構分散在各機輪上，散 熱性較好）。 4）同前

9、三點式起落架結構型式和受力由桿系構成空間桁架結構。優(yōu)點：構造簡單。缺點：不可收放，阻力大。應用：低速輕型飛機、 直升機。一、構架式起落架起落架結構型式和受力1. 簡單支柱式起落架 主要受力構件為減震支柱(支柱與減震器合成一個構件)。二、簡單支柱式和撐桿支柱式起落架起落架結構型式和受力二、簡單支柱式和撐桿支柱式起落架2. 撐桿支柱式起落架 在支柱中部加一撐桿，使減震支柱以雙支點外伸梁的形式受力，大大減小支柱上端的彎矩。 撐桿可以同時兼做折疊連桿，或者用作動筒鎖定后作為撐桿。起落架結構型式和受力二、簡單支柱式和撐桿支柱式起落架3. 支柱式起落架特點優(yōu)點：1）結構簡單，傳力直接，圓筒形支柱具有較好的

10、抗壓、抗彎、抗扭的綜合性能，重量輕，體積小，易收藏。2）可采用不同的輪軸、輪叉形式，可調整機輪接地點和機體連接點之間的相互位置和起落架高度。起落架結構型式和受力二、簡單支柱式和撐桿支柱式起落架3. 支柱式起落架特點缺點：1）不利于吸收前方來的撞擊，通常將支柱前傾一個角度，但在受垂直撞擊時會受到附加彎矩。2）由于減震支柱受彎，密封性較差，減震器壓力受到限制，初始氣壓約3Mpa，最大許可壓力一般在10Mpa。因而行程較大，支柱較長，重量增加。起落架結構型式和受力二、簡單支柱式和撐桿支柱式起落架3. 支柱式起落架特點缺點：3）需用扭力臂，阻止內外筒相對轉動，因內外筒之間無法直接傳遞扭矩（以彎矩形式傳

11、遞扭矩）。應用： 適用于起落架較長、跑道路面較好、前方撞擊較小的飛機，更多應用在主起落架。起落架結構型式和受力1. 減震器與受力支柱分開三、搖臂支柱式起落架起落架結構型式和受力三、搖臂支柱式起落架1. 減震器與受力支柱分開起落架結構型式和受力三、搖臂支柱式起落架2. 減震器與受力支柱一體（半搖臂） 適于前輪上使用，便于前輪轉彎。起落架結構型式和受力三、搖臂支柱式起落架2. 減震器與受力支柱一體（半搖臂） 適于前輪上使用，便于前輪轉彎。起落架結構型式和受力三、搖臂支柱式起落架3. 搖臂式起落架特點優(yōu)點：1) 對前方撞擊、垂直撞擊減震較好 ；2) 減震器上受到力大于機輪上的力行程小起落架高度可較小

12、；3) 減震器受彎矩小或不受彎矩減震器密封性好氣體壓力大（50MPa）行程小支柱短起落架高度可較小；缺點：1）搖臂受力大且復雜、交點多、協調關系多；起落架構造和工藝均復雜、重量大、前后尺寸大。應用： 搖臂式起落架適用于起落架高度較小、著陸速度較大、或使用跑道較差的飛機，尤其在前起落架上用的較多。起落架結構型式和受力特點：優(yōu)點： 避免中、上單翼的飛機主起落架較長、較重、收藏不便等困難。缺點：1）斜撐桿式的支柱受很大彎 矩；2）收放機構復雜，重量大。四、外伸式起落架米格-23起落架結構型式和受力四、外伸式起落架起落架結構型式和受力1. 目的減小機輪對地面壓力，提高飛機的漂浮性；避免機輪過大難以收藏

13、。五、多輪式起落架安225重型運輸機起落架結構型式和受力五、多輪式起落架2. 類型小車式（4、6輪），應用最廣泛；并排布置（4輪），當用于主起時需作特殊設計，以便于轉彎，收放機構比較復雜；前后串列式。起落架結構型式和受力五、多輪式起落架3. 多輪小車式起落架起落架結構型式和受力五、多輪式起落架4. “爵克”式起落架（前后串列式）構造：兩輪子-兩搖臂-減震支柱（水平安裝且與機身軸線平行）優(yōu)點：均勻受力、地面滑跑時的振動不致傳到機身上； 可使機輪半收縮，實現下蹲和傾斜。起落架結構型式和受力五、多輪式起落架5. 波音747主起落架 將各主起減震器用油管相互連通-每個起落架受載均勻 起落架減震系統一、

14、減震系統概述1. 功用： 緩解飛機著陸撞擊、滑跑階段隔離地面引起的振動的作用，并保證飛機地面滑跑時具備良好的操縱穩(wěn)定性。 也常稱為緩沖系統。 2. 組成： 輪胎（吸收能量：30-40%低壓 10-15%高壓） 減震器（緩沖器）起落架減震系統一、減震系統概述3. 對減震裝置的要求：1）具有較高的減震效率；2）吸收的大部分能以熱量的型式被耗散；3）便于起落架能及時承受再次撞擊；4）滿足使用跑道的地面通過性要求。 起落架減震系統一、減震系統概述4. 種類：1）固體彈簧式 橡皮繩式、鋼彈簧式等。 效率低，只適于輕型低速飛機和后三點式飛機的尾輪 起落架減震系統一、減震系統概述4. 種類：2）流體彈簧式氣

15、體式油氣式全油液式 全油液式減震器油氣式減震器起落架減震系統一、減震系統概述4. 種類：2）流體彈簧式 不同類型減震器的效率與重量比較起落架減震系統二、油氣式減震器1. 典型構造及工作原理：1）氣體彈簧 氣體彈簧力：起落架減震系統二、油氣式減震器1. 典型構造及工作原理：1）氣體彈簧 氣體吸收的能量： 可以用調節(jié)V0或p0的方法來調節(jié)減震器的行程S和軟硬程度。起落架減震系統二、油氣式減震器1. 典型構造及工作原理：1）氣體彈簧 若只有氣體工作（氣體減震器）的缺點：只能吸收能量，減少撞擊過載，但不能耗散能量；功量圖效率低。起落架減震系統二、油氣式減震器1. 典型構造及工作原理：2）油液阻尼 起落

16、架減震系統二、油氣式減震器1. 典型構造及工作原理：3）油氣緩沖器載荷 氣體彈簧力油液阻尼力摩擦力壓縮行程：伸展行程：起落架減震系統二、油氣式減震器1. 典型構造及工作原理：4）減震器性能指標a) 效率系數（充實系數） ：表示功量曲線的充實度，反映吸能效率的大小起落架減震系統二、油氣式減震器1. 典型構造及工作原理：4）減震器性能指標a) 熱耗系數（滯后系數） ： 表示壓縮和伸展曲線所圍面積的大小程度，反映消耗能量的能力大小起落架減震系統二、油氣式減震器落震試驗實測曲線起落架減震系統二、油氣式減震器2. 變阻尼孔（變油孔）裝置：起落架減震系統二、油氣式減震器3. 雙動式（雙腔式）油氣緩沖器：起

17、落架減震系統三、全油液式減震器優(yōu)點：結構緊湊，長度、體積小缺點：高壓，低溫油液特性發(fā)生改變，影響減震性能起落架減震系統四、輪胎1. 輪胎的類型低壓輪胎： 0.250.35Mpa中壓輪胎： 0.350.65Mpa高壓輪胎： 0.651.0Mpa超高壓輪胎：1.0Mpa起落架減震系統四、輪胎2. 輪胎構造起落架減震系統四、輪胎3. 輪胎工作特性及選用原則起飛、著陸速度；場地條件起落架停機載荷、最大使 用載荷；機體收藏條件、空間前起落架特定裝置一、前輪的自由定向及偏轉操縱裝置前輪自由定向 前起落架特定裝置一、前輪的自由定向及偏轉操縱裝置 前輪最大偏角由所需最小轉彎半徑決定: 前起落架特定裝置一、前輪

18、的自由定向及偏轉操縱裝置 前起落架特定裝置二、前輪減擺裝置 1. 擺振現象 當飛機在地面高速滑跑時，若前輪受外界影響發(fā)生偏移，會在自身彈性力和地面摩擦力的交替作用下繞軸線左右搖擺（S形運動軌跡）。 （一種高頻自激振動）前起落架特定裝置二、前輪減擺裝置 2. 減擺、防擺措施 增大穩(wěn)定距 提高輪胎、支柱剛度 裝備減擺器旋轉臂帶動活塞在殼體內來回移動 機輪帶動活動旋板在殼體內來回轉動前起落架特定裝置二、前輪減擺裝置 2. 減擺、防擺措施YZL-16前輪操縱減擺器前起落架特定裝置三、前輪糾偏裝置（中立裝置） 1. 凸輪式內糾偏裝置這種形式簡單可靠，故得到廣泛采用，只是緩沖器內部的構造稍復雜些，另外，緩

19、沖器支柱也會較長一些。(因凸輪占據了一部分長度)前起落架特定裝置三、前輪糾偏裝置（中立裝置）2. 滾棒凸輪式糾偏裝置前起落架特定裝置三、前輪糾偏裝置（中立裝置）3. 楔桿式外糾偏裝置 這種裝置不夠完善，因為有可能在放下著陸前遇側向力而使前輪偏轉，不能完全保證著陸時的中立位置。剎車裝置和收放裝置剎車系統基本要求及分類基本要求：正常著陸時的剎車作用；中止起飛猛烈剎車不應起火或破壞；滿足多次連續(xù)起飛和著陸要求；保證必要的效率；發(fā)動機額定狀態(tài)工作下，在起飛線基本能剎住機輪。一、剎車裝置剎車裝置和收放裝置一、剎車裝置剎車系統基本要求及分類分類：正常（主）剎車系統；應急（備份）剎車系統；起飛停機剎車系統；停放剎車系統；起落架收上機輪剎停