直升机结构与系统-第14章

第十四章起落架《直升机结构与系统》第十四章起落架14.1起落架结构14.1.1概述直升机起落架由承力机构、减震装置、机轮和收放机构组成，起落架可使直升机从地面／水面起飞、着陆、滑行、停放并吸收着陆撞击能量。起落架也是直升机上受力较大的部件，在每次起落中都承担着直升机的全部重量及冲击载荷。1．起落架配置型式直升机起落架分为两大类：轮式起落架和滑橇式起落架，其中轮式起落架的配置型式可分为3种：即前三点式、后三点式和四点式。（1）前三点式前三点式起落架两个支点（主轮）对称安置在飞机重心后面，第三支点（前轮）位于机身前部。为了防止直升机着陆时尾桨或尾梁触地，尾梁的后部一般还装有尾撑或尾橇（见图14—1）《直升机结构与系统》第十四章起落架（2）后三点式在能见度不好的情况下，前三点式起落架的直升机容易着陆，比较安全。在地面滑行时，前三点式起落架直升机的方向稳定性比后三点式好。后三点式的的尾起落架比前三点式的前起落架结构重量轻。这是考虑到直升机带俯冲着陆时，前起落架比尾起落架承受的载荷大得多，故要求前三点式的前起落架的结构强度和刚度比后三点式的尾起落架大，因而结构重量大。（3）四点式四点式起落架分别有两个主机轮和两个前机轮，两个主机轮对称地安装在直升机重心的后面，两个前机轮对称地安装在直升机重心的前面，如直—5直升机。（4）滑橇式滑橇式起落架是在机身下方左右两侧各安装一个滑橇，大型直升机也有采用三个滑橇按三点式布置。滑橇式起落架的优点是有利于直升机在冰雪场地、松软场地和草地上起降；缺点是在地面移动不方便，也存在与冰雪场地上的冰雪冻结在一起的可能性。《直升机结构与系统》第十四章起落架2．起落架结构型式直升机起落架的结构型式可分为构架式、支柱套筒式和摇臂式三类。（1）构架式起落架构架式起落架如图14—2所示，这种结构型式的起落架应用于某些直升机的主起落架上。构架式起落架主要由减震器、撑杆（一根或两根）以及轮轴和机轮等组成。减震器和撑杆分别与机身铰接，减震器与撑杆之间也采用铰接。机轮通过轮轴固定在撑杆的外端。当起落架受到地面的反作用力时，减震器和撑杆主要承受拉伸和压缩的轴向力，撑杆承受的弯矩较小，因此构造简单。《直升机结构与系统》第十四章起落架（2）支柱套筒式起落架支柱套筒式起落架（见图14—3）主要由减震器、撑杆（或收放作动筒）、防扭臂、轮轴和机轮组成。减震器通过撑杆以及自身的接头固定在机身下部结构上，机轮通过轮轴直接固定在减震器的下端。这种结构型式的起落架像一根双支点外伸梁，其结构简单、紧凑，减震器的外筒具有较强的抗扭能力。（3）摇臂式起落架如图14—4所示，摇臂式起落架主要由减震器、撑杆（或收放作动筒）、摇臂、轮轴和机轮组成。机轮是通过摇臂连接在减震器的下端。《直升机结构与系统》第十四章起落架14.1.2减震系统直升机减震装置由轮胎和减震器两部分组成，其中轮胎（尤其是低压轮胎）大约可吸收着陆撞击动能的30％，而其余的能量必须由减震器吸收。现代直升机普遍采用油气式减震器。1.减震原理直升机着陆接地时，轮胎和减震器像弹簧那样产生压缩变形，延长撞击时间，从而减小撞击力。然而，减震装置不但要减小着陆时的撞击力，还要将撞击动能耗散掉，减小撞击之后的颠簸跳动。减震原理的实质是：通过产生尽可能大的弹性变形来吸收撞击动能，以减小直升机所受撞击力，利用摩擦热耗作用尽快地消散能量，使机体接地后的颠簸跳动迅速停止。《直升机结构与系统》第十四章起落架2．减震器的发展根据吸能缓冲原理和耗能原理的不同，直升机所用的减震器也有橡皮式减震器、弹簧式减震器、油液橡皮式减震器、油液弹簧式减震器、油气式减震器和油液式减震器等。3．油气式减震器油气式减震器主要利用气体的压缩变形吸收撞击动能，利用油液高速流过小孔的摩擦消耗能量。它的基本组成包括：外筒、活塞、活塞杆、带小孔的隔板和密封装置等。外筒内腔下部装油，上部充气（见图14—5）。《直升机结构与系统》第十四章起落架4．调节油针现代减震器广泛采用调节油针作为消除载荷高峰的有效措施，其实质就是使通油孔的面积随压缩量变化而改变。调节油针的工作原理（见图14—7）是：•在压缩行程的最初阶段，通油孔面积很大，油液通过通油孔时基本上没有流动阻力，这段行程称为自由行程；•随着压缩量的增大，油针使通油孔面积逐渐减小。•这种减震器不仅能消除载荷高峰，而且还可以减小飞机在高速滑跑中受到的载荷。《直升机结构与系统》第十四章起落架5．反跳现象当直升机重着陆时，具有调节油针的减震器，可在压缩行程中消除载荷高峰现象，但在伸张行程中，由于通油孔面积逐渐变大，直升机上升速度较大，会出现在伸张行程结束时，虽然减震器支柱已经完全伸张，此时直升机仍具有上升速度，直升机将从跑道上跳起，重新离地，接下来会发生再次撞击，此现象即为反跳现象。6．典型油气式减震器构造油气式减震器可分为单腔式和双腔式两种。单腔式减震器一般安装在前起落架上，双腔式减震器安装在主起落架上。《直升机结构与系统》第十四章起落架《直升机结构与系统》第十四章起落架《直升机结构与系统》第十四章起落架14.2收放系统现代直升机的起落架大多是可以收放的。现代直升机起落架收放系统一般以液压为正常收放动力源，以液压、电力或高压气体作为备用动力源。14.2.1概述可收放式起落架在飞行时收到直升机的结构内部，有的还安装有舱门，起落架收起时保证了机身的流线型。与固定式起落架相比，可收放式起落架有以下缺点：①增加了额外运动部件，如作动筒等液压部件的重量；②更复杂；③需要额外的维修。可收放式起落架由以下构成：①保证每个起落架装置和舱门稳固地锁定在收上或放下位的机械锁；②为机组指示每个起落架位置的装置；③一旦动力源失效能将起落架放下的机构；④防止直升机在地面时起落架误收起的机构；⑤防止起落架在收起位时着陆的系统。和固定式起落架一样，可收放式起落架通常安装有油气式减震支柱。前起落架装置有定中凸轮和摆振阻尼器。《直升机结构与系统》第十四章起落架14.2.2起落架正常收放系统1.收放系统工作概述收上和放下起落架的液压系统通常由传动装置驱动的液压泵供压。如果液压泵失效，可以通过一个应急放下系统来实现。起落架收放系统机构型式取决于直升机的设计，利用“可折撑杆”原理是许多直升机共同采用的方式。（1）放下锁定在这个位置径向拉杆完全伸直，起落架作动筒伸出，放下锁与放下锁销相咬合。（2）中间位收起的过程，起落架作动筒打开放下锁，使关节结合脱开并向上拉径向拉杆。减震支柱和径向拉杆的上安装点是铰接的，作动筒继续收缩，使下径向拉杆和支柱向后折叠并向上拉起。（3）收上锁定当起落架完全收起时，作动筒收缩到它行程的上限点，收上锁和结构上的锁销相咬合。《直升机结构与系统》第十四章起落架2．收放作动筒（见图14—12）起落架的放下和收上作动筒通常是双向起作用，可以含有锁定作动筒的内部锁。作动筒的外筒连接在直升机的结构上，作动筒连接在减震支柱或者收起机构上。液压供应到作动筒往复活门的一个接口，用于缩回作动筒；液压供应到另一个接口时，用于伸出作动筒。在作动筒活塞杆内的两个由弹簧固定的锁块来操纵两套锁键，保证起落架锁定在收上位和放下位。锁键会一直交替地锁定作动筒活塞的两端，直到有液压压力供给到作动筒解锁。《直升机结构与系统》第十四章起落架3．起落架锁定方法机械锁采用机械锁销或螺杆的形式，当锁咬合时防止部件之间相对运动。它们可以在起落架收上或放下结束和开始的时候自动地咬合或分离。另外，起落架结构的几何形状设计也可以使直升机在地面机身重量作用在起落架上时，机身重量可以避免系统中的一个或多个连杆向它们收起起落架的方向移动，这被称作几何锁。（1）起落架装置收上锁图14—13所示为一种典型的锁定系统，这是一个机械锁，但是它由液压释放，包括一个连接在飞机结构上的弹簧加载锁，这个锁与起落架上的一个锁销咬合。这个锁的一侧由弹簧加载，另一侧有一个活塞对它起作用。液压同时供应到作动筒和锁的活塞上，使活塞移动将销子上的锁释放，允许作动筒活塞杆伸出。《直升机结构与系统》第十四章起落架（2）起落架装置放下锁这是一个机械锁，由作动筒活塞杆的移动操纵。它包括两个锁销盘，每侧一个，它们铰接在上径向拉杆上。锁销盘由作动筒活塞杆来移动。锁销盘上有一个锁销，当起落架放下锁定的时候，锁销与下径向拉杆上的锁槽咬合在一起（见图14—14）。《直升机结构与系统》第十四章起落架4．收放系统工作当进行起落架的收放时，连接在承力撑杆组件上的起落架舱门连杆装置用来打开或关闭主起落架舱门。每个主起落架的收放作动筒都是使用液压动力来伸出和收起起落架的。主起落架在收上和放下位都是机械自锁的。起落架系统使用的液压油由主减驱动的液压泵供应。《直升机结构与系统》第十四章起落架主起落架系统的操作由飞行员通过操纵在仪表板上标记有“UP”和“DOWN”的选择杆来控制。前起落架由减震支柱组件、机轮组件、撑杆作动筒和打开／关闭前起落架舱门的联动装置组成（见图14—16、图14—17）。前起落架由液压作动筒来作动，但是如果液压故障时也可以由气压通过操作作动简的往复活门将前起落架放下，前机轮组件连接在前减震支柱活塞的下部，它可以实现前轮转弯，并且装有防止前轮在着陆和滑行时摆动的减摆器。连接在直升机结构和前起落架减震支柱上的舱门操纵连杆和摇臂可以控制起落架舱门随着起落架的收起、放下而关闭、打开。《直升机结构与系统》第十四章起落架14.2.3起落架应急放下系统当起落架正常放下系统失效时，应急放下系统保证放下起落架并使它锁定在放下位。直升机起架的应急放下是由应急压力系统通过起落架作动筒的备用管路实现的。应急系统的压力可以由手摇液压泵、应急液压泵或储气瓶来提供（见图14—18）。《直升机结构与系统》第十四章起落架1.使用储气瓶的应急放下系统2.使用手摇液压泵、应急液压泵的应急放下系统（见图14—19、图14—20）《直升机结构与系统》第十四章起落架《直升机结构与系统》第十四章起落架14.2.4起落架收放系统的维护1.收放系统检查对收放系统的检查主要包括：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等。还应对舱门对轮胎进行相应检查，因为舱门的擦伤痕迹或损伤意味着舱门存在不正确安装，需进行详细检查并根据需要对系统进行相应校装。2．收放系统校准当收放系统出现运动干扰或在收放系统中安装新的部件后，应对整个系统进行仔细的调整和校准，调整和校准的具体内容和程序应参考机型维护手册。3．收放试验发生下列情况时要进行收放试验：更换有故障的部件；发生或怀疑有不正确的工作及发生硬着陆和重着陆。具体操作的程序可以从相应机型的维护手册中获得。《直升机结构与系统》第十四章起落架14.3指示和警告CCAR—25部规定：如果采用可收放起落架，必须有起落架位置指示器或其他手段来告知飞行员起落架是否已锁定在放下（或收上）位置，系统必须防止产生误指示。1．灯光指示正常指示系统利用信号灯来指示起落架的位置，这些灯的工作由安装在起落架上的磁传感器和空地开关的信号控制（见图14—21）。一般情况是：绿灯亮时表示起落架放下并锁定；黄灯亮时表示起落架收放手柄的位置与起落架位置不一致，即起落架正在运动中；当起落架收上锁定时，黄、绿信号灯均熄灭。《直升机结构与系统》第十四章起落架2．警告系统许多机型选用的警告系统都可以在直升机着陆时为飞行员提供起落架没有放下的警告。如果当直升机的空速低于特定的数值时而起落架仍然在收上位，那么这时警告系统将通过在仪表板上的闪烁警告灯和飞行员耳机发出的间断告警声音来警告飞行员。《直升机结构与系统》第十四章起落架14.4机轮组件14.4.1机轮为了使机体的重量分散到更大的面积上，大型的直升机的起落架通常安装多个机轮。1轮毂轮毂主要有3种类型：固定轮缘式轮毂、可卸轮缘式轮毂和分离式轮毂（见图14—23）。直升机主要采用分离式轮毂。前轮一般不含刹车组件，所以通常前轮的构造比主