飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)起落架系統(tǒng)課件

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

2、 冰雪機(jī)場、松軟土 質(zhì)跑道、草坪C-5起落架系統(tǒng)概述二、飛機(jī)起落裝置的類型3. 水上飛機(jī)起落架 船身式飛機(jī)US-1A（日）起落架系統(tǒng)概述二、飛機(jī)起落裝置的類型3. 水上飛機(jī)起落架 浮筒式飛機(jī) 硬式浮筒 （不可收放） 軟式充氣浮筒 （可收放）起落架系統(tǒng)概述主要組成： 支柱、減震器、機(jī)輪 功用：支柱： 用于安裝機(jī)輪、將起落架連接 到飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)上。減震器： 用于飛機(jī)在著陸和在機(jī)場地 面運(yùn)動時吸收并消耗沖擊能量機(jī)輪： 用于飛機(jī)在地面上的運(yùn)動防滑剎車系統(tǒng)、收放機(jī)構(gòu)、電液系統(tǒng)等。三、起落架的結(jié)構(gòu)組成起落架系統(tǒng)概述1. 基本要求： 與飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)相同：最小重量要求、易使用維護(hù)性、工藝性及經(jīng)濟(jì)性等。 按安全

3、壽命（疲勞壽命）原理設(shè)計，要求起落架與機(jī)體結(jié)構(gòu)同壽。2. 自身要求：1）良好的減震性能；2）地面運(yùn)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(jī)體連接合理、可靠，并具備良好的收放可靠性；6）防護(hù)要求。包括：自身防護(hù)以及當(dāng)起落架結(jié)構(gòu)失效時避免對其 他機(jī)構(gòu)造成破壞。四、起落架的設(shè)計要求起落架系統(tǒng)概述四、起落架的設(shè)計要求3. 實(shí)例： C-5A銀河大型遠(yuǎn)程軍用運(yùn)輸機(jī)：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(jī)輪；雙動式減震器；主起可以旋轉(zhuǎn)；側(cè)風(fēng)定向系統(tǒng)；機(jī)身高度可調(diào)；裝載地板傾斜度可調(diào)；等等。 C-5A三面圖起落架系統(tǒng)概述1. 著陸撞

4、擊載荷： 飛機(jī)降落姿態(tài)可能是：三點(diǎn)著陸、兩點(diǎn)著陸、一點(diǎn)著陸或側(cè)滑著陸。 著陸過程中承受不同載荷：垂直撞擊、前方撞擊、側(cè)向撞擊載荷和慣性力矩。 現(xiàn)代飛機(jī)一般規(guī)定起落架垂直方向載荷系數(shù)：戰(zhàn)斗機(jī)為35，小型多用途飛機(jī)為23，運(yùn)輸機(jī)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(shù)為12；在帶側(cè)滑接地或地面急轉(zhuǎn)彎時，側(cè)向載荷系數(shù)約為0.31.0。五、起落架的外載荷起落架系統(tǒng)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(fù)作用次數(shù)多。起落架系統(tǒng)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(tǒng)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(jī)在牽引、進(jìn)入定位常用牽引架對起落架進(jìn)行各方向的推、拉、扭、擺，造成靜態(tài)操縱載荷；飛機(jī)停放并固定在地面時可能會受到的由于大風(fēng)引起的系留載荷，等等起落架系統(tǒng)概述五、起落架的外載荷5. 起轉(zhuǎn)、回彈載荷： 飛機(jī)著陸過程中，在機(jī)輪觸地瞬間，由于地面摩擦力的作用，產(chǎn)生使機(jī)輪轉(zhuǎn)動的力矩，并使靜止的機(jī)輪開始滾動并加速，這就是機(jī)輪起轉(zhuǎn)過程。機(jī)輪滾動的線速度等于飛機(jī)水平速度時，起轉(zhuǎn)過程

6、結(jié)束。 起轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的最大摩擦力即是起轉(zhuǎn)載荷。 起轉(zhuǎn)階段中，由于起轉(zhuǎn)載荷的作用，起落架彈性支柱產(chǎn)生向后的變形，積蓄了變形能。當(dāng)起轉(zhuǎn)階段結(jié)束時，彈性支柱將變形能釋放出來，產(chǎn)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(tǒng)概述1. 后三點(diǎn)式 優(yōu)點(diǎn)： 尾部起落架受力小，結(jié)構(gòu)短、小，易收藏； 缺點(diǎn)： 1） 地面運(yùn)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(jī)， 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(tǒng)概述六、起落架的布置形式2. 前三點(diǎn)式 優(yōu)點(diǎn)：克服了后三點(diǎn)起落架的幾乎所有缺點(diǎn). 1）飛機(jī)的地面運(yùn)動方向穩(wěn)定性好； 2）飛機(jī)著陸時

7、可猛烈剎車而不致 使飛機(jī)向前翻到； 3) 著陸時前視角好； 4） 發(fā)動機(jī)噴流不會損傷跑道。 缺點(diǎn)： 1） 前起落架受力大、比較長，質(zhì) 量大，抬頭難，布置困難； 2) 前輪易擺振。起落架系統(tǒng)概述六、起落架的布置形式2. 前三點(diǎn)式 滑跑方向穩(wěn)定性： 兩主輪上的摩擦力合力繞飛機(jī)重心的力矩將減小偏向，使飛機(jī)轉(zhuǎn)回原來方向滑跑。起落架系統(tǒng)概述六、起落架的布置形式2. 前三點(diǎn)式 著陸剎車： 飛機(jī)質(zhì)心離前起落架很遠(yuǎn)。起落架系統(tǒng)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(jī)所采用，如“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)。 協(xié)調(diào)貨艙(彈艙)或動力裝置、上單翼和起落架之間的布置關(guān)系。 起落架系統(tǒng)概述六、起落架的布置

8、形式3. 自行車式 缺點(diǎn)：1）前起落架載荷很大(約承擔(dān)40%的總載荷)，抬頭困難；2）要求前后機(jī)輪同時著 地，難度很大；3）前輪需安裝轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)；4）起落架收藏所需開口使 結(jié)構(gòu)增重很大。海鷂起落架系統(tǒng)概述六、起落架的布置形式4. 多支點(diǎn)式 (多輪多支柱) 常用于起飛重量超過200t的重型運(yùn)輸機(jī)和客機(jī)上。2個以上主起落架，主起可雙輪可小車式，飛機(jī)重心位于前后主起落架支柱之間，結(jié)構(gòu)布局類似前三點(diǎn)式。起落架系統(tǒng)概述六、起落架的布置形式4. 多支點(diǎn)式 (多輪多支柱) 優(yōu)點(diǎn)： 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(jī) 構(gòu)分散在各機(jī)輪上，散 熱性較好）。 4）同前

9、三點(diǎn)式起落架結(jié)構(gòu)型式和受力由桿系構(gòu)成空間桁架結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單。缺點(diǎn)：不可收放，阻力大。應(yīng)用：低速輕型飛機(jī)、 直升機(jī)。一、構(gòu)架式起落架起落架結(jié)構(gòu)型式和受力1. 簡單支柱式起落架 主要受力構(gòu)件為減震支柱(支柱與減震器合成一個構(gòu)件)。二、簡單支柱式和撐桿支柱式起落架起落架結(jié)構(gòu)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(diǎn)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(jié)構(gòu)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)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(diào)整機(jī)輪接地點(diǎn)和機(jī)體連接點(diǎn)之間的相互位置和起落架高度。起落架結(jié)構(gòu)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(diǎn)缺點(diǎn)：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?xì)鈮杭s3Mpa，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(jié)構(gòu)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(diǎn)缺點(diǎn)：3）需用扭力臂，阻止內(nèi)外筒相對轉(zhuǎn)動，因內(nèi)外筒之間無法直接傳遞扭矩（以彎矩形式傳

11、遞扭矩）。應(yīng)用： 適用于起落架較長、跑道路面較好、前方撞擊較小的飛機(jī)，更多應(yīng)用在主起落架。起落架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)彎。起落架結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)彎。起落架結(jié)構(gòu)型式和受力三、搖臂支柱式起落架3. 搖臂式起落架特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：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(jī)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?。蝗秉c(diǎn)：1）搖臂受力大且復(fù)雜、交點(diǎn)多、協(xié)調(diào)關(guān)系多；起落架構(gòu)造和工藝均復(fù)雜、重量大、前后尺寸大。應(yīng)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(jī)，尤其在前起落架上用的較多。起落架結(jié)構(gòu)型式和受力特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 避免中、上單翼的飛機(jī)主起落架較長、較重、收藏不便等困難。缺點(diǎn)：1）斜撐桿式的支柱受很大彎 矩；2）收放機(jī)構(gòu)復(fù)雜，重量大。四、外伸式起落架米格-23起落架結(jié)構(gòu)型式和受力四、外伸式起落架起落架結(jié)構(gòu)型式和受力1. 目的減小機(jī)輪對地面壓力，提高飛機(jī)的漂浮性；避免機(jī)輪過大難以收藏

13、。五、多輪式起落架安225重型運(yùn)輸機(jī)起落架結(jié)構(gòu)型式和受力五、多輪式起落架2. 類型小車式（4、6輪），應(yīng)用最廣泛；并排布置（4輪），當(dāng)用于主起時需作特殊設(shè)計，以便于轉(zhuǎn)彎，收放機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜；前后串列式。起落架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)造：兩輪子-兩搖臂-減震支柱（水平安裝且與機(jī)身軸線平行）優(yōu)點(diǎn)：均勻受力、地面滑跑時的振動不致傳到機(jī)身上； 可使機(jī)輪半收縮，實(shí)現(xiàn)下蹲和傾斜。起落架結(jié)構(gòu)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(tǒng)一、

14、減震系統(tǒng)概述1. 功用： 緩解飛機(jī)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(jī)地面滑跑時具備良好的操縱穩(wěn)定性。 也常稱為緩沖系統(tǒng)。 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(tǒng)一、減震系統(tǒng)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(tǒng)一、減震系統(tǒng)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(jī)和后三點(diǎn)式飛機(jī)的尾輪 起落架減震系統(tǒng)一、減震系統(tǒng)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(tǒng)一、減震系統(tǒng)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(tǒng)二、油氣式減震器1. 典型構(gòu)造及工作原理：1）氣體彈簧 氣體彈簧力：起落架減震系統(tǒng)二、油氣式減震器1. 典型構(gòu)造及工作原理：1）氣體彈簧 氣體吸收的能量： 可以用調(diào)節(jié)V0或p0的方法來調(diào)節(jié)減震器的行程S和軟硬程度。起落架減震系統(tǒng)二、油氣式減震器1. 典型構(gòu)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(diǎn)：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(tǒng)二、油氣式減震器1. 典型構(gòu)造及工作原理：2）油液阻尼 起落

16、架減震系統(tǒng)二、油氣式減震器1. 典型構(gòu)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(tǒng)二、油氣式減震器1. 典型構(gòu)造及工作原理：4）減震器性能指標(biāo)a) 效率系數(shù)（充實(shí)系數(shù)） ：表示功量曲線的充實(shí)度，反映吸能效率的大小起落架減震系統(tǒng)二、油氣式減震器1. 典型構(gòu)造及工作原理：4）減震器性能指標(biāo)a) 熱耗系數(shù)（滯后系數(shù)） ： 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(tǒng)二、油氣式減震器落震試驗(yàn)實(shí)測曲線起落架減震系統(tǒng)二、油氣式減震器2. 變阻尼孔（變油孔）裝置：起落架減震系統(tǒng)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(tǒng)三、全油液式減震器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，長度、體積小缺點(diǎn)：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(tǒng)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(tǒng)四、輪胎2. 輪胎構(gòu)造起落架減震系統(tǒng)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(jī)載荷、最大使 用載荷；機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)操縱裝置 前輪最大偏角由所需最小轉(zhuǎn)彎半徑?jīng)Q定: 前起落架特定裝置一、前輪

18、的自由定向及偏轉(zhuǎn)操縱裝置 前起落架特定裝置二、前輪減擺裝置 1. 擺振現(xiàn)象 當(dāng)飛機(jī)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(yùn)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(zhuǎn)臂帶動活塞在殼體內(nèi)來回移動 機(jī)輪帶動活動旋板在殼體內(nèi)來回轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)部的構(gòu)造稍復(fù)雜些，另外，緩

19、沖器支柱也會較長一些。(因凸輪占據(jù)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?yàn)橛锌赡茉诜畔轮懬坝鰝?cè)向力而使前輪偏轉(zhuǎn)，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(tǒng)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(yīng)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(jī)額定狀態(tài)工作下，在起飛線基本能剎住機(jī)輪。一、剎車裝置剎車裝置和收放裝置一、剎車裝置剎車系統(tǒng)基本要求及分類分類：正常（主）剎車系統(tǒng)；應(yīng)急（備份）剎車系統(tǒng)；起飛停機(jī)剎車系統(tǒng)；停放剎車系統(tǒng)；起落架收上機(jī)輪剎停