飞机起落架装置

1第三章起落架装置起落架装置通常包括起落架和改善起落架性能的装置两大部分。起落架主要用来在地面支撑飞机并使飞机能在地面滑跑和灵活地运动。飞机在着陆接地和地面运动时，会与地面产生不同程度的撞击，起落架应能减缓这种撞击，以减小飞机的受力；起落架还应保证飞机在地面运动时，具有良好的稳定性和操纵性；对现代飞机来说，为了减小飞行阻力，起落架必须是可收放的。基于这些要求，现代飞机的起落架，通常由承力结构、减震器、机轮和收放机构、机轮刹车装置等组成。起落架是飞机上受力较大的部件之一，同时，起落装置各部分工作性能的好坏，直接影响着飞机的起飞、着陆性能和安全。这就要求我们深入地理解与掌握起落架装置的受力特点和工作性能的变化规律，以便在维护、使用中正确地进行操作，充分发挥其良好的工作性能。3.1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型式，是有关起落架全貌的一般知识。了解这些知识，便于对起落架各部分进行深入的研究。起落架的配置形式和收放机构的工作是否良好，直接影响着飞机起飞、着陆的性能和安全；而结构型式不同的起落架，在受力方面又各有特点。因此，懂得这些知识，还可以帮助我们正确地操纵和维护飞机。3.1.1起落架的配置形式图3-1起落架的配置型式2起落架在飞机上的配置型式，通常有三种。后三点式（图3-1a）；两个支点（主轮）对称地安置在飞机重心前面，第三个支点（尾轮）位于飞机尾部。前三点式（图3-1b）：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。前三点式起落架的飞机，尾部通常还装有保护座。自行车式（图3-1c）：两组主轮分别安置在机身下部、飞机重心的前后，另有两个辅助轮对称地装在左右机翼下面。后三点式起落架与前三点式起落架相比，除了具有在螺旋桨飞机上容易配置和便于利用气动阻力使飞机减速等优点外，它的构造比较简单，重量也较轻。但是，具有后三点式起落架的飞机地面运动的稳定性较差，例如飞机员操纵不当时，飞机容易打地转。此外，这种飞机着陆时不是地面反作用力使飞机上仰，而是重心下沉引起机头上仰，支点在机轮。如果飞机以较大的速度两点接地，因两主轮位于飞机重心前，因重心惯性下沉使飞机的迎角增大，升力增大，飞机就要向上飘起，即发生所谓的“跳跃”现象。另外大力刹车可能发生倒立。这些缺点对低速飞机来说，并不十分严重，所以，在数十年（约二十世纪初到三十年代末）间，后三点式起落架曾得到极为普遍的应用。随着飞机的起飞、着陆速度日益增大，后三点式起落架的性能与对飞机在地面运动的要求之间的矛盾日趋尖锐。例如，为了缩短滑跑距离，在机轮上安装了强力刹车装置，结果却增大了飞机向前倒立（拿大顶）的可能性；又如在起飞、着陆速度较大的情况下，后三点飞机还容易打地转。为了解决上述矛盾，在新的条件下（如着陆减速问题已经解决），前三点式起落架得到了应用。具有前三点式起落架的飞机，地面运动的稳定性好，滑行中不容易偏转和倒立。此外，这种飞机在地面运动时，机身与地面接近平行，飞行员的视界较好。对喷气式飞机来说，前三点式起落架还能使发动机轴线基本上与地面平行，避免发动机喷出的燃气损坏跑道。前三点式起落架的主要缺点，是前起落架承受的载荷较大。总的看来，前三点式起落架比较适用于速度较大的飞机。因此，从二十世纪四十年代初开始，它得到了迅速的推广，目前已成为起落架在飞机上配置的主要型式。随着飞行速度继续增大，机翼的厚弦比不断减小，这样，要把尺寸较大的主起落架收入较薄的机翼，就比较困难。因此，近年来有些高速重型飞机采用了自行车式起落架。采用自行车式起落架的飞机，主要靠两个主起落架来承受载荷和滑行，虽然它们的尺寸较大，但机身内的容积也较大，因而收藏还比较容易；机翼上的两个辅助轮，可以使飞机在停放和滑行时稳定，它们的尺寸也较小，比较容易收入较薄的机翼内。这种起落架的结构比较复杂，目前应用得还不广泛。3.1.2起落架的结构型式起落架的结构型式，可分为构架式、支柱套筒式和摇臂式三类。一、构架式起落架这类起落架的机轮通过一套承力构架与机翼或机身连接（图3-2）.承力构架中的减3震支柱及其它杆件，都是相互铰接的，当起落架受到地面反作用力时，它们只承受拉伸或压缩的轴向力，不承受弯矩，因此结构重量较轻，构造较简单，在一些轻型低速飞机上采用得较多。但这种起落架很难收入飞机内部，因而它的发展受到了限制，在高速飞机上已不采用。图3-2构架式起落架二、支柱套筒式起落架这类起落架的支柱就是由外筒和活塞杆套接起来的减震支柱，机轮轴直接连接在支柱下端，支柱上端固定在机体骨架上（参看图3-3）支柱套筒式起落架分单支柱套筒式和双支柱套筒式。双支柱套筒式起落架的重量和体积较大，且两个减震支柱的动作很难做到完全一致，因此目前已很少采用。图3-3张臂式起落架图3-4撑杆式起落架单支柱套筒式起落架又可分为张臂式和撑杆式两种。图3-3所示为张臂式起落架，它的支柱就象一根一端固接在机体骨架上的张臂梁。为了减小起落架支柱的受力，很多飞机上采用了撑杆式起落架（图3-4）这种起落架的支柱相当于一根双支点外伸梁,由于4斜撑杆的支持作用，支柱所承受的侧向弯矩可大大减小。在能够收放的起落架上，斜撑杆往往还作为起落架的收放连杆，或者斜撑杆本身就是收放动作筒。支柱套筒式起落架容易做成可收放的型式，因此长期以来得到广泛应用。但这种起落架承受水平撞击时，减震支柱不能很好地起减震作用。因为，在没有倾斜角的支柱套筒式起落架上，水平撞击力P水平不能使减震支柱受压缩（图3-5a），在有倾斜角的支住套筒式起落架上，虽然P水平的轴向分力可以压缩减震支住（图3-5b），但它的倾斜角一般都较小，减震支柱所起作用并不显著。此外，在飞机着陆和滑行过程中，起落架上的载荷通常是不通过支柱轴线的，而支柱套筒式起落架的减震支柱，在这种载荷作用下，要承受较大弯矩，使活塞杆和外筒接触的地方（支点），产生较大的摩擦力。这样，不仅减震支柱的密封装置容易磨损，而且它的工作性能也要受到很大影响。图3-5支柱套筒式起落架承受水平撞击的情形三、摇臂式起落架这种起落架的机轮通过一个摇臂（轮臂或轮叉）悬挂在承力支柱和减震器下面。根据减震器配置的不同,它可以分为以下三种型式(图3-6)。（l）减震器与承力支柱分开的摇臂式起落架（图3-6a）。（2）减震器与承力支柱合成一体的摇臂式起落架（图3-6b）。它往往用作前三点飞机的前起落架。（3）没有承力支柱，减震器和摇臂直接固定在飞机承力构件上的摇臂式起落架（图3-6c）。它一般用作后三点飞机的尾部起落架。摇臂式起落架与支柱套筒式起落架相比，具有以下优点：a．承受水平撞击时，减震器能较好地发挥作用。如图3-7所示，当起落架受到水平撞击时，撞击力P水平对轮臂固定点（a点）的力矩P水平h，要使轮臂绕a点转动而压缩减震器，因此减震器能够较好地发挥作用，来减小水平撞击力。这一点，对滑跑速度5较大的高速飞机是很重要的，因为滑跑速度越大，水平撞击就可能越厉害。b．上述第一和第三两种摇臂式起落架的减震器只受轴向力，不受弯矩。例如第一种摇臂式起落架的减震器，通过在两个互相垂直的平面内都可以转动的万向接头，连接在支柱和轮臂之间（图3-7）；万向接头能够保证传给减震器的力始终通过减震器的轴线。由于减震器不受弯矩，密封装置的工作条件要好得多。图3-6摇臂式起落架6上述第二种摇臂式起落架的减震支柱，外筒要承受弯矩，因而活塞杆支点处的摩擦力要增大。图3-7摇臂式起落架承受水平撞击的情形由于摇臂式起落架具有上述优点，所以它在高速飞机上得到了比较广泛的应用。但是，它也有不少缺点。例如，构造比较复杂，减震器及接头受力较大，重量一般也较大等。因此，有些现代高速飞机仍然采用支柱套筒式起落架。73.2起落架减震装置起落架减震装置由轮胎和减震器两部分组成。它的功用是：减小飞机在着陆接地和地面运动时所受的撞击力，并减弱飞机因撞击而引起的颠簸跳动。飞机在着陆接地时，要与地面剧烈碰撞；在滑行中，由于地面不平，也会与地面相撞。如果起落架减震装置工作不良，飞机就要受到很大的撞击力，并产生强烈的颠簸跳动，这对飞机结构和飞行安全都极为不利。因此，研究减震装置的工作，具有十分重要的意义。本节将在阐述减震的基本原理和各类减震器工作特点的基础上，着重分析现代飞机普遍采用的油气式减震器的工作特性，及其维护、修理中的有关问题。随着飞机的不断发展，减震器也有很大的发展，减震性能不断提高。3.2.1弹簧钢支柱（图3-8）有些轻型飞机主起落架采用弹簧钢支柱，它是一个圆管或圆锥形弹簧钢，其上端用螺栓固定在机身上，下端与轮轴相连，机轮与刹车装置也安装在该轴上。应定期检查弹簧钢起落架的损伤和腐蚀。定期顶起飞机使机轮不受任何载荷。通过扳动起落架与机身的连接处来检查它是否安全。如果发现连接处松动，应将螺栓拧下，进一步检查孔边是否有裂纹或磨损。对于轮轴连接处应有与以上相似的检查，并且，需用专用的扭力扳手紧固所有螺母和螺栓。3.2.2橡皮减震器用橡胶条作减震器时，通常用圆形管作为起落架构架，这样可使着陆载荷直接作用在橡胶套圈和橡胶环上（图3-9）。橡胶条用彩色标记来指明生产日期和使用的规格，这是通过把一些纤维放到用彩色丝线缠绕的外层棉内来实现的。应检查起落架的损伤、腐蚀、磨损或铰接点的裂纹，重点检查铰接螺栓，并且按相应的维护细则定期进行润滑。应检查橡胶条的损伤、缩颈或其它的损伤，另外，不管其外部状态如何，使用期超过五年的橡胶条必须更换。3.2.3油气式减震支柱现代飞机的主起落架和前起落架多采用油气式减震支柱。不同型式的支柱在设计上有很大区别。对于特殊型式的支柱要参考有关的维护手册。下面所讲的是一些典型的支柱的工作原理及维护程序。一、构造图3-10所示为简单的油气式支柱，它是包括转弯机构的前起落架的支柱。两个安装架将其外筒与飞机结构连接。外筒内有内筒和活塞，它的内部空间被一定比例的油液和压缩气体（空气或氮气）充满。内筒相对外筒可以自由的转动和上下移动。但是，8内、外筒的相对转动受到防扭臂的限制。防扭臂将内筒和转弯圈相连，转弯圈通过弹簧杆与方向舵脚蹬相连。一个减摆器和转弯圈相连。图3-8弹簧钢支柱图3-9橡皮减震器9图3-10油气减震器二、工作（1）飞机停机时，支柱内气体压缩来平衡飞机的重量。内筒上升至其全行程近似10中间位置。（2）支柱压缩时（着陆时），支柱变短，并迫使油液通过活塞与计量针之间的缝隙流动，由此产生的阻力抑制了内筒向上运动的速度并使动能转变成热能消耗。（3）当内部空间减小时，气体压力增加直到与向上的力相平衡。（4）当向上的力减小时，压缩气体和弹簧一样迫使内筒伸出，伸出速度由油液流经小孔产生的阻力来限制。注：有一些支柱，在其活塞或内筒上附加安装一个活门，用来进一步限制内筒伸张时的油液流动。它可以防止内筒高速伸出。防止飞机发生反跳。（5）飞机正常滑行时，压缩气体缓冲飞机颠簸，油液流经小孔使其减弱。三、维护与弹簧钢和橡皮减震的起落架相似，油气式起落架也需经常检查，包括安装连接处的裂纹和损伤，腐蚀和转动点的磨损，除此以外，下列检查是必要的：（1）要用在专门清洗液中浸泡的棉布经常擦洗内筒外露表面，避免尘土和砂砾对内筒下端封严件的损伤。（2）要经常对照维护手册中（或轮舱内）的充气压力/曲线来检查内筒的伸缩量——可见内筒部分。注意：检查时要提动一下飞机，避免由于支柱密封件过紧内筒不能自由伸张导致伸出量不真实。（3）应经常检看支柱是否漏油，如果是由于密封件失效引起的漏油，将更换密封件。如果是因为内筒滑痕引起的漏油，将更换支柱。（4）为安全起见，应对防扭臂，转弯臂，减摆器连接处的裂纹，磨损及其它损伤进行检查。根据维护计划，定期对起落架所有运动部分进行润滑。四、支柱的勤务按下列程序对支柱内油量进行检查：（1）将飞机顶起，使支柱悬空。（2）拆下充气活门帽，完全释放气体压力。（3）拆下活门罩。（4）压缩支柱到规定位量（一般压缩到底），并检查油面是否在充油口底部，如果不是，应用允许的油灌充。（5）伸张和压缩支柱若干次，排出油液中的气体，然后重复（ⅳ）。（6）当支柱在压缩状态时，更换活门罩并将支柱充气到指定的压力，当内筒