第七章 起落架設計
第一節 概述
一、飛機起落裝置的類型
現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生的動能；二是保證飛機能夠自如而又穩定地完成在地面上的各種動作。為了能有效地完成其功能，起落架設計面臨著結構設計、機構設計、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 "% &’%，占飛機結構重量的 ()% & (’%；而它必須在飛機升空后能收入到對機體結構和飛機阻力影響最小的空間中去。然而，現代飛機速度增大，現代戰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，設計人員要找到一個能最好地協調各種要求，同時又使結構輕、成本低的設計方案變得越來越困難了。
三、起落架的組成
現代飛機的起落架不單純只是一個結構，而且是一種相當復雜的機械裝置。
它包括減震系統、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、收放機構、電氣系統、液壓系統和其他一些系統和裝置。因此起落架設計比起飛機結構設計的其他部件要包含更多的工程專業，是一門跨學科的綜合技術。它包括飛機結構、機構和多種系統的設計、制造技術；包括對機場跑道設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；還包括動態測試和信息化處理技術等。對這些技術必須統籌協調，才能取得設計的最佳綜合效果。還須注意到，起落架的設計要求、設計技術和應用的材料都在經常變化和發展中，因此起落架的設計變得日益復雜，但這也促進了與起落架有關的各方面科學技術的迅速發展。設計人員必須跟蹤了解這些新技術，不斷創新，以確保能按新的要求，使用最新的設計程序、設計原理、設計方法（如系統工程、并行工程的設計方法）和新材料，以求得到滿意的設計。
第二節 (起落架的設計要求
起落架與飛機機體結構有同樣的結構設計要求：即在保證起落架結構的強度、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、經濟性等要求。但必須注意，起落架是由結構、機構和各種系統共同組成的復雜部件，在使用中起落架系統范疇出現的問題比較多，而它與飛機的安全又有很大關系，因此起落架應具有很高的可靠性。起落架處于復雜的疲勞載荷作用下，就其設計準則而言與飛機的機體結構有所不同，就目前看它一般按安全壽命（即疲勞壽命）原理設計，而不按損傷容限原理設計。這主要是由于起落架構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，目前國內外在進行起落架設計時均按安全壽命設計。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構的壽命，需定期更換。但現在國外都要求并已實現了起落架與機體結構同壽，我國目前也已經或基本能達到這一要求。除上述要求之外，起落架還應滿足與其本身功能有關的下列各項要求。
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（）起落架應有良好的減震作用，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生的撞擊過載。此外應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，平穩下來。在不平的場地上滑跑時，起落架應使飛機不產生太大的顛簸，以免乘員感到不適。
（"）起落架應保證飛機在地面運動時有良好的穩定性、操縱性和適應性。具體而言：應裝有轉彎、定向裝置，飛機起飛、著陸方便，滑行轉彎靈活，轉彎半徑小，滑跑中不易偏向、滾翻或側翻；在側風著陸和高速滑行時，飛機不應有傾斜或“在地上打轉”等不穩定的傾向；不產生不穩定的前輪擺振，這些與起落架在飛機上的總體布置型式、布置參數以及起落架的某些裝置有關。
（）起落架應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，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形應當根據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構的連接應合理、可靠。同時應便于在飛行時收藏于機體內，以減小飛行阻力，提高飛機的性能。因而起落架應有較小的體積和可靠的收放機構、鎖定裝置、信號裝置以及前輪糾偏裝置等。
　
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