起落架系统--飞机结构与系统

起落架系统张宏伟起落架简介起落架的配置型式、结构型式、滑行装置的型式和收放机构的型式是有关起落架全貌的一般知识：起落架配置型式影响飞机起降性能与安全；起落架结构型式影响结构受力；滑行装置的型式影响飞机适用场合；起落架收放型式飞机性能与安全。起落架配置型式起落架的配置形式有三种后三点式——飞机重心在两个主轮之后；前三点式——飞机中心在两个主轮之前；自行车式——飞机的两组主轮分别安置在机身下，另外有两个辅助护翼轮。后三点式起落架优点：构造简单，重量轻；易于在螺旋桨飞机上布置；飞机停机角与最佳起飞迎角接近，易于起飞；便于利用气动阻力使飞机减速。后三点式起落架缺点：方向稳定性差，飞机容易打地转；后三点式起落架缺点：方向稳定性差，飞机容易打地转；着陆必须三点接点，操纵较为困难；后三点式起落架缺点：方向稳定性差，飞机容易打地转；着陆必须三点接地，操纵较为困难；两点接地时可导致飞机“跳跃”；后三点式起落架缺点：方向稳定性差，飞机容易打地转；着陆必须三点接点，操纵较为困难；两点接地时可导致飞机“跳跃”；采用刹车装置时，飞机可发生倒立、翻筋斗现象。后三点式起落架缺点：方向稳定性差，飞机容易打地转；着陆必须三点接地，操纵较困难；两点接地时可导致飞机“跳跃”；采用刹车装置时，飞机可发生倒立、翻筋斗现象。前三点式起落架优点：滑行时方向稳定性好；发动机轴线与跑道基本平行，避免燃气损坏跑道；着陆时两主轮接地，容易操纵；可以大力刹车，缩短着陆滑跑距离；驾驶员视野良好；缺点：前起落架所受载荷较大，前轮在滑跑时容易摆振多点式起落架波音747－400起落架C5A银河运输机起落架安124运输机起落架起落架结构形式构架式起落架构造较简单，重量较轻承力构架中减震支柱及其它杆件相互铰接，只承受轴向力，不承受弯矩起落架外形尺寸大，很难收入飞机内部撑杆机轮减震支柱支柱套筒起落架结构特点：减震支柱由套筒、活塞杆构成形式：张臂式、撑杆式优点：体积小，易收放缺点：不能很好地吸收水平撞击载荷支柱套筒起落架承受水平载荷摇臂式起落架特点机轮通过摇臂悬挂在承力支柱和减震器下端类型减震器与支柱分开减震器与支柱合成一体没有承力支柱（尾起落架）优点承受水平载荷时，减震器较好发挥作用缺点结构复杂，重量较大摇臂式起落架摇臂式起落架承受载荷滑行装置的型式陆地轮式半轴式；半轮叉式、轮叉式；小车式滑橇式木质、塑料（冰雪）金属（土地、草坪）履带式特种飞机水上浮筒式船身式横截面为楔形：入水容易纵向有船阶：减小起飞滑跑阻力半轴式半轮叉式和轮叉式小车式轮式滑行装置轮架与支柱连接方式轮架支柱俯仰稳定减震器转向作动筒扭力臂支柱俯仰减震器轮架半轴式小车式起落架雪上飞机-滑橇式水上飞机-浮筒式DHC-6TwinOtter浮筒CanadairCL-415船身式水上飞机-船身式起落架减震装置飞机在着陆接地时，与地面剧烈碰撞；在滑行、滑跑中，会由于地面不平而引起颠簸；减震装置可减小飞机在着陆接地和地面运动时所受的撞击力，并减弱飞机的颠簸跳动；减震原理：利用弹性变形缓冲撞击，吸收能量；利用摩擦热耗作用消耗能量。减震装置：减震支柱；轮胎。油气减震器油气式减震器主要利用气体的压缩变形吸收撞击动能，利用油液高速流过阻尼孔的摩擦热耗作用消耗能量。构成：外筒；隔板（阻尼孔）；活塞杆（内筒）；下腔充有油液；上腔充有压缩空气/氮气。油气减震器——工作原理压缩行程活塞杆压入，下腔油液受挤压通过阻尼孔进入上腔，同时压缩上腔内的气体；气体受到压缩，压力上升，吸收撞击能量；油液通过阻尼孔时的摩擦作用将一部分能量变为热能耗散掉。伸张过程气体膨胀，活塞杆伸出，飞机重心升高；油液在气体膨胀作用下，通过阻尼孔流回下腔；油液通过阻尼孔时的摩擦作用将一部分能量变为热能耗散掉。经若干压缩和伸张行程，全部撞击动能被耗散，飞机很快平稳下来！飞机位能油液通过阻尼孔耗能飞机减震过程的能量转换压缩行程伸张行程飞机接地前的位能飞机接地撞击动能气体内能增加油液通过阻尼孔耗能气体膨胀释放内能减震器工作特性分析气体工作特性：减震器工作过程中，气体压缩、膨胀过程是介于等温和绝热过程间的多变过程；V1V2P1P2PV0减震器工作特性分析PS气体工作特性：减震器工作过程中，气体压缩、膨胀过程是介于等温和绝热过程间的多变过程；气体压力与减震器压缩量的关系曲线如右图所示：0SmaxPmax减震器工作特性分析PS液体工作特性：液体通过阻尼孔时，产生与减震器压缩、膨胀方向相反的的阻尼力，该阻尼力与压缩量的关系如右图所示：Smax0减震器工作特性分析PS气体工作特性：减震器工作过程中，气体压缩、膨胀过程是介于等温和绝热过程间的多变过程。液体工作特性：液体通过阻尼孔时，产生与减震器压缩、膨胀方向相反的的阻尼力，该阻尼力与压缩量的关系如右图所示：减震器工作特性：气体工作特性曲线与液体工作特性曲线迭加，可得减震器工作特性！SmaxPmax0减震性能调节装置——油针SP载荷高峰现象：飞机重着陆时，由于初始压缩速度大，而阻尼孔面积小，油液作用力会迅速增大;减震器所受载荷增大，在性能曲线上呈现现高峰凸起,称为载荷高峰；解决办法：根据压缩量变化调节阻尼孔面积！载荷高峰的消除——调节油针PS防反跳装置反跳现象当起落架伸张速度过大时，在伸张行程结束时飞机垂直速度大于零，会造成飞机跳离地面的情况，称为反跳现象！防反跳活门可限制减震支柱伸张速度，防止飞机反跳；防反跳活门又可称为反行程制动活门！油气减震器构造轴颈连杆轴颈连杆销放下锁作动器放下锁弹簧反作用连杆收上锁作动器收上锁支撑收上锁弹簧收上锁钩放下锁连杆上侧撑杆地面锁销下侧撑杆减震支柱外筒收上锁滚轮防扭臂前方内侧舱门阻力杆图1.2-6B737飞机右主起落架轴颈连杆轴颈连杆销放下锁作动器放下锁弹簧反作用连杆收上锁作动器收上锁支撑收上锁弹簧收上锁钩放下锁连杆上侧撑杆地面锁销下侧撑杆减震支柱外筒收上锁滚轮防扭臂前方内侧舱门阻力杆图1.2-6B737飞机右主起落架轴颈连杆轴颈连杆销放下锁作动器放下锁弹簧反作用连杆收上锁作动器收上锁支撑收上锁弹簧收上锁钩放下锁连杆上侧撑杆地面锁销下侧撑杆减震支柱外筒收上锁滚轮防扭臂前方内侧舱门阻力杆B737飞机右主起落架起落架外部结构典型油气减震支柱构造油气减震装置的维护气量充灌不符合标准的危害分析：SP气压正常气压过高气压过低油气减震装置的维护油量充灌不符合标准的危害分析：SP油量正常油量过多油量过少油气减震装置的维护油气充灌量不符合标准的危害：充灌状态受力情况变化危害减震过软充气不足气体反抗压缩变形能力变小重着陆时易发生刚性撞击！充油不足同样压缩量气体压缩率变小减震过硬充气过多气体反抗压缩变形能力变大滑行时飞机颠簸严重；着陆时飞机结构受力增大，易损坏！充油过多同样压缩量气体压缩率变大油气减震装置油气量充灌标准油量充灌标准减震支柱完全压缩时，油液与充气口平齐；气压充灌标准按照起落架充气勤务曲线进行充气；油气减震装置的维护减震器充灌程序：顶起飞机，伸出减震支柱；放气，取下充气活门；灌入规定油液，直到与充油口上部齐平；排气：接排气管到充油嘴，排气管自由端放入有盛有同样油液的半满的油桶中；使用轮轴千斤顶，缓慢使支柱完全压缩、伸长，进行至少两次，直到空气从油液中安全排出；使减震支柱完全压缩，油液与油嘴齐平；放下飞机；取下排气管，装上充气活门，按充气曲线进行充气到规定值。第二节起落架收放系统不可收放vs.可收放式早期飞机的起落架不可收放！随着飞机性能的提高，飞行速度增大，飞机外形逐渐改善，为了减小飞行阻力，改善飞行性能，起落架变为可收放式！收放动力：起落架收放系统采用液压作为正常收放动力；采用液压、气压或电力作为应急收放动力。起落架收放系统能否正常工作直接影响飞机的安全！起落装置还可分为固定式、可收放式。起落装置的分类起落架收放型式前起落架向前收放主起落架沿翼展方向向内侧转轮机构向外侧沿翼弦方向向前收支柱旋转机构轮架旋转机构向后收旋转支柱示意图对起落架收放系统的要求为了保证安全，对起落架收放系统有如下要求：收放机构应按一定顺序工作，防止发生纷争；起落架在收上和放下位都应可靠锁定，并给机组明确指示；系统应在不安全着陆时向机组发出警告；在正常收放系统发生故障时，应有应急放下系统；为了防止意外，系统应设置地面防收安全措施！起落架锁机构作用：将起落架可靠锁定在收上位和放下位类型扣锁（上位锁）过中心锁（下位锁）液压锁（早期飞机）正常收放系统工作演示收起顺序开舱门开下位锁收起落架锁上位锁关舱门放下顺序开舱门开上位锁放起落架锁下位锁关舱门正常收放系统工作演示顺序动作控制方法举例机控顺序阀液压收放系统起落架收放顺序控制系统图机轮收上刹车系统主起落架收上刹车前起落架收上刹车起落架位置指示——灯光起落架位置指示灯绿灯亮红灯亮无灯亮起落架位置指示——机械机械指示起落架警告系统——灯光警告起落架收放手柄位置与起落架位置不一置——红灯指示；飞机高度低于800英尺时任一发动机机油门杆在慢车位，起落架不在放下位——红灯警告。警告系统——音响警告起落架应急放下系统为保证飞机能够安全着陆，现代飞机均设有应急放下系统，对其要求是：当正常收放系统中任何合理可能的失效时，应能放下起落架；任何单个液压源、电源或等效能源失效时，应能放下起落架。具体措施：在驾驶舱内设置人工应急放下操纵手柄！人工紧急放下起落架起落架人工放下系统原理起落架地面防收安全措施起落架手柄不能直接扳动且飞机在地面时手柄不能扳到“UP”位；起落架地面防收安全措施飞机在地面停放时应设置地面锁，并悬挂红色标签！起落架收放系统维护收放系统检查运动部件磨损检查管路和部件的渗漏检查管路和电缆的擦伤检查舱门和轮胎的相应检查起落架收放系统维护收放系统校准起落架手柄与指示警告电门位置准确性；连杆机构及作动筒的行程；顺序活门机构和锁机构的动作准确性；舱门及起落架各部分与机体结构的间隙；应急放下系统的手柄位置、传动机构的正确性。起落架收放系统维护收放系统校准起落架手柄与指示警告电门位置准确性；连杆机构及作动筒的行程；顺序活门机构和锁机构的动作准确性；舱门及起落架各部分与机体结构的间隙；应急放下系统的手柄位置、传动机构的正确性。起落架收放实验实验情况更换有故障的（与收放动作相关的）部件之后发生或怀疑有不正确的工作时硬着陆和重着陆后实验准备顶起飞机使机轮离地，并固定好千斤顶确保没有地面设备和人员在起落架和舱门附近某些飞机机轮运行非常接近地面，应进行进一步的清理接上电源和外部液压源及相应的气源设备实验检查项目1.起落架工作是否正常（收放顺序是否正确）2.舱门工作/安装是否正常3.机轮与机舱的间隙是否合适4.连杆工作/安装是否正常5.锁、电门、警告设备及机械指示工作是否正常6.管路（软管）是否顺畅7.全部机构工作是否平稳（摩擦、卡滞、振动或有无异常声响）拆下勤务设备，放下飞机和安装地面锁紧固并锁定试验前安装的设备第四节前轮转弯系统前轮转弯系统为飞机在地面机动滑行时提供方向控制。前起落架结构特点：前轮能绕支柱轴线旋转；机轮通过扭力臂与可绕支柱外筒旋转的旋转套筒相连；支柱和旋转套筒上分别有限动块；可使前轮获得稳定距。前轮稳定距定义：飞机前轮接地点到前起落架支柱旋转轴线的垂直距离，称为前轮稳定距t.飞机滑行时，保持前轮运动稳定性使飞机能够灵活转弯前轮稳定距的功用前轮支柱倾斜；采用摇臂(轮叉）将前轮向后伸；同时采用以上两种方法。前轮稳定距的获得方法：稳定距的大小要求：稳定距过小，飞机地面运动的稳定性不好；稳定距过大，支柱承受的弯距会增大！稳定距的大小会随地面条件的不同而变化。前轮转弯系统前轮转弯系统原理图——位置伺服系统前轮转弯系统结构图操纵钢索方