《飞机系统与附件》课件-4.起落架系统

4.1起落架系统概述起落架系统概述1.起落架的作用是飞机的重要组成部分可以支撑飞机、使其

在地面滑跑和灵活运动承力机构减震装置机轮收放机构着陆接地和地面运动时构成减缓与地面撞击减小飞机的受力起落架系统概述1.起落架的作用飞机上受力较大部件起落架系统是飞机主要系统之一工作性能好坏直接影响飞机起飞着陆性能飞机安全强度、刚度安全余量不多每次起落中承担飞机

全部重量及冲击载荷起落架系统概述起落架系统概述2.起落架的配置形式通常起落架有三种配置形式后三点式前三点式自行车式起落架系统概述起落架系统概述重心在主轮之后两主轮对称安装在飞机重心之前尾轮位于飞机尾部后三点式2.起落架的配置形式起落架系统概述起落架系统概述后三点式起落架易在螺旋桨飞机上布置容易起飞以及减速构造简单、重量轻优点缺点其方向稳定性差飞机容易打地转起落架系统概述起落架系统概述着陆时若速度较大两主轮先着地但重心在后会使飞机下沉会增加迎角其升力变大飞机容易飘起产生“跳跃”现象所以着陆时必须三点接地，操纵会比较困难起落架系统概述起落架系统概述且因为重心在后，刹车时飞机可能会发生倒立、翻筋斗现象后三点式起落架起落架系统概述起落架系统概述前三点式为解决后三点式

缺陷，其应运而生绝大多数飞机上

得到广泛的应用起落架系统概述起落架系统概述优点地面运动稳定性好

不易偏转/倒立只用后两个主轮

接地，容易操纵

滑行中着陆时地面运动时机身与地面接近

平行,飞行员视野好起落架系统概述起落架系统概述对于喷气式飞机能使发动机轴线基本上与地面平行避免喷气发动机喷出的燃气损坏跑道前三点式优点起落架系统概述起落架系统概述前三点式起落架缺点因此适用于速度较大飞机20世纪40年代初开始，得到迅速推广目前已成为起落架在飞机上配置主要型式前起落架承受载荷较大前轮在滑行时容易摆振起落架系统概述起落架系统概述自行车式

飞行速度增大机翼厚弦比减小把尺寸较大主起落架收入较薄机翼比较困难近年部分高速重型飞机釆用自行车式起落架导致起落架系统概述起落架系统概述结构比较复杂目前应用还不广泛两组主轮分别安置机身下部、飞机重心前后另外有两个辅助轮对称在左右机翼下特点自行车式起落架系统概述起落架系统概述构架式支柱套筒式摇臂式飞机类型、尺寸等因素结构受力和起落架收放3.起落架的结构型式飞机起落架结构型式可分为取决于主要影响起落架系统概述起落架系统概述构架式起落架在早期飞机和现在轻型飞机上广泛采用机轮通过承力构架与机翼或机身连接承力构架中减震支柱及其他杆件相互铰接起落架系统概述起落架系统概述构架式起落架起落架地面反作用力只承受拉伸/压缩轴向力，不承受弯矩结构重量轻构造较简单外形尺寸较大难收入飞机内部目前在部分轻型低速飞机和直升机采用较多，高速飞机不采用缺点起落架系统概述起落架系统概述支柱套筒式起落架现代飞机起落架典型型式由外筒和活塞杆套接的减震支柱机轮直接装在支柱下端支柱上端固定在机体骨架上起落架系统概述起落架系统概述支柱套筒式起落架单支柱套筒式双支柱套筒式双支柱套筒式起落架重量和体积较大两减震支柱动作

难做到完全一致目前很少采用起落架系统概述起落架系统概述张臂式起落架支柱像一根一端固接在机体骨架上的张臂梁某些小型飞机前起落架

采用张臂式起落架单支柱套筒式张臂式撑杆式起落架系统概述起落架系统概述减小起落架支柱所受弯矩撑杆式起落架其支柱相当于一根

双支点往外伸梁由于斜撑杆支持作用支柱所承受侧向弯矩大大减小起落架系统概述起落架系统概述在能够收放的起落架上斜撑杆还作为起落架收放连杆或斜撑杆本身就是收放作动筒容易做成可收放型式，应用广泛但承受水平撞击时

减震支柱不能很好地起减震作用支柱套筒式起落架起落架系统概述起落架系统概述飞机着陆/滑行过程起落架上载荷不通过支柱轴线支柱套筒式起落架减震支柱承受较大弯矩使活塞杆和外筒接触地方（支点）产生较大摩擦力起落架系统概述起落架系统概述减震支柱密封装置易磨损工作性能也受到很大影响在减震支柱的维护、修理工作中注意活塞杆上下轴承磨损情况和密封装置的状态这种情况下起落架系统概述起落架系统概述摇臂式起落架解决起落架水平载荷传递问题机轮通过一个摇臂（轮臂或轮叉）悬挂在承力支柱和减震器下面起落架系统概述起落架系统概述根据减震器配置不同它可以分为三种型式（a）分开的摇臂式起落架用作主起落架（b）合成一体的摇臂式起落架用作前三点式飞机前起落架用作后三点式飞机尾部起落架（c）没有承力支柱减震器和摇臂直接固定在承力构件上的摇臂式起落架减震器与承力支柱起落架系统概述起落架系统概述在高速飞机上应用广泛承受水平撞击时摇臂式起落架支柱套筒式起落架相比减震器能较好发挥作用密封装置工作条件更好优点起落架系统概述起落架系统概述它构造复杂减震器及接头受力较大重量一般也较大现代很多高速飞机仍采用支柱套筒式起落架缺点起落架系统概述起落架系统概述多支柱式机翼下配置两主起落架机身下配置机身主起落架构成主起落架群将飞机重量分散较大面积降低对跑道的要求有些重型飞机波音747飞机空客340飞机一些重型军用运输机起落架系统概述起落架系统概述4.2起落架减震装置起落架减震装置减震装置概述飞机在着陆接地时，要与地面剧烈碰撞滑行中，由于地面不平，会与地面相撞减小着陆接地和地面运动时所受撞击力减弱飞机因撞击引起的颠簸跳动飞机必须设置减震装置状况目的起落架减震装置飞机减震装置由机轮和减震器两部分组成其中轮胎（尤其是低压轮胎）约可吸收着陆撞击动能的30%其余能量由减震器吸收消散掉起落架减震装置随着飞机不断发展，减震性能不断提高现代飞机普遍采用油气式减震器若起落架减震器工作不良飞机受到很大撞击力产生强烈的颠簸跳动对飞机结构/飞行安全不利减震装置概述起落架减震装置减震装置的作用减小飞机在着陆接地时所受撞击力减弱飞机在滑行/滑跑过程颠簸跳动起落架减震装置物体相撞，产生撞击力当动量变化量一定时撞击时间越长由撞击产生冲击力越小减震装置的减震原理根据动量定理物体撞击时冲击力大小与撞击时间成反比与动量变化量成正比推导动量定理起落架减震装置起落架减震装置减小撞击力同理飞机着陆接地时轮胎和减震器像弹簧产生压缩变形延长撞击时间减小撞击力起落架减震装置

减小着陆时撞击力将撞击动能耗散掉

减小撞击后颠簸跳动减震装置作用起落架减震装置减震装置的实质是两方面产生尽可能大的变形吸收撞击动能，增长飞机垂直分速度消失时间,减小撞击力利用摩擦热耗能较快地消散能量使碰撞后颠簸跳动迅速停止0102起落架减震装置飞机减震装置机轮和减震器机轮轮胎、轮毂、刹车装置等组成组成起落架减震装置机轮主要支撑飞机减小在地面运动阻力吸收着陆接地/地面运动时部分撞击动能提供滑行时地面方向操纵机轮作用起落架减震装置通过轮胎压缩变形吸收部分撞击动能减小撞击力现代飞机和汽车基本使用无内胎轮胎轮胎在飞机着陆及地面运动中吸收和消散的能量内胎轮胎、无内胎轮胎起落架减震装置轮毂主要支撑飞机轮胎给轮胎提供强悍载荷实力固定轮缘式轮毂可卸轮缘式轮毂分离机轮式轮毂作用起落架减震装置刹车装置获得高刹车效率高吸热/散热特性产生足够的刹车力矩保证目前飞机上采用刹车装置有弯块式/胶囊式/圆盘式在规定时间吸收和消耗完着陆滑跑时大部分动能起落架减震装置减震器根据吸能缓冲原理和耗能原理的不同飞机所用减震器分类橡皮减震器弹簧减震器油液橡皮减震器油液弹簧减震器油气式减震器油液减震器等减震器随着飞机发展而发展,性能不断提高起落架减震装置油气式减震器主要特点利用气体压缩变形吸收能量气体被压缩在较小容积内其重量很小在吸收

能量相等

情况下其体积、重量比前几类减震器小所以现代飞机

主起落架

和前起落架多采用油气式减震器起落架减震装置油气式减震器减震原理利用气体压缩变形吸收撞击动能利用油液高速流过小孔摩擦消耗能量基本组成外筒、活塞、活塞杆、带小孔的隔板、密封装置等外筒内腔下部装油上部充压缩

空气/氮气起落架减震装置油气减震器工作过程飞机着陆接地继续下沉压缩减震减震器内隔板下油液受活塞挤压被迫经小孔高速向上流动油面逐渐升高气体体积缩小气压随之增大起落架减震装置气体压力通过油液作用在活塞上产生的力气体作用力油液高速流过小孔时产生剧烈摩擦产生阻止活塞运动的力油液作用力密封装置等机械摩擦力飞机下沉速度逐渐减小起落架减震装置飞机下沉而压缩减震器的过程减震器压缩行程/正行程压缩行程中撞击动能大部分由气体吸收其余由油液高速流过小孔时的摩擦和密封装置等的摩擦

转变为热能消散掉起落架减震装置飞机停止下沉时减震器的压缩量较大气体作用力大大超过停机时作用减震器的力/停机载荷减震器随即伸张，飞机向上运动速度逐渐增大起落架减震装置油液在气体压力作用下经小孔高速

向下流动油面逐渐下降，气压降低气体作用力随减震器伸张而减小起落架减震装置同时油液作用力和密封装置等机械摩擦力抵消部分气体作用力减震器伸张力总小于气体作用力

随着减震器不断

伸张而减小起落架减震装置减震器伸张力<停机载荷飞机向上运动速度逐渐减小减震器伸张而顶起飞机的过程减震器伸张行程/反行程起落架减震装置部分转变成势能伸张行程中气体放出能量由于油液高速流过小孔时摩擦及密封装置等的摩擦转变为热能消散起落架减震装置停止向上运动时伸张力<停机载荷飞机第二次下沉减震器重新压缩第一次压缩行程大部分能量转变为热能消散第二次压缩行程吸收能量比第一次少得多起落架减震装置全部撞击动能逐步转变热能消散飞机平稳若干次压缩伸张滑行时撞击动能较小减震器压缩量也较小在不平地面上滑行时减震器工作原理相同4.3起落架收放系统起落架收放系统为了减小飞行中的阻力现代飞机的起落架通常是可收放的起落架收放系统是飞机重要组成部分该系统的工作性能直接影响到飞机的安全性机动性起落架收放系统收放形式设置起落架收放形式时不但要考虑飞机内部空间（起落架舱）的限制更要考虑应急放下起落架时的操作问题起落架收放形式沿翼展方向收放沿翼弦方向收放前起落架主起落架单发动机飞机的起落架，大多是沿翼展方向收放翼根厚度较大，起落架通常都向里收入机翼根部或机身有的飞机在翼根处安装油箱或其他原因起落架向外收入机翼起落架上有转轮机构收起落架时，转轮机构能使机轮平面相对于支柱旋转一个角度，以便把机轮收入机身轮舱沿翼展方向收放收放形式沿翼弦方向收放机翼上，通常有发动机短舱有较大的容积收藏起落架沿翼弦方向收放的起落架向后收向前收现代民航飞机多为下单翼飞机机翼根部有机翼、机身整流包皮为容纳起落架提供了良好的空间主起落架大多釆用沿翼展方向内收的方式收放形式为保证安全对起落架收放系统有如下要求收放机构按顺序工作，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收放形式锁机构把起落架锁紧在收上和放下位置防止起落架自动放下或自动收起现代飞机主起落架下位锁釆用撑杆式锁收上锁通常采用挂钩式收放位置锁锁机构撑杆式锁挂钩式锁前起落架上位锁和下位锁均为撑杆式锁收放系统收放系统工作原理①起落架收放系统②机轮收上刹车系统③指示和警告系统④应急放下系统⑤防误收装置收放系统在起落架收放时，需要运作的部件除了起落架本身外，还包括舱门起落架收放系统起落架收放系统可控制飞机起落架收放的顺序收放系统因机型差异而略有不同起落架收放时舱门与起落架的运动顺序要协调起落架收放顺序收起落架时舱门开锁开下位锁，起落架收起，锁定在收上位舱门关闭并锁定先开舱门开上位锁、放起落架并锁定关上舱门放起落架时收放系统当机轮收入轮舱时，必须使其停止转动快速转动的机轮进入轮舱后会引起振动若胎面破损，会对轮舱内设备造成损害机轮收上刹车系统收放系统在起落架收上管路上有一条通向备用刹车系统的压力管路当起落架手柄扳到“UP”时高压油液为备用刹车系统供油，将主轮刹住在前轮舱内设置摩擦块作为制动器前起落架收上并锁定时前轮与摩擦块之间的摩擦力使其停止转动主起落架收上刹车前起落架收上刹车收放系统CCAR-25部规定：指示和警告系统警告系统采用可收放起落架，必须有起落架位置指示器或其他手段来通知驾驶员,起落架已锁定在放下(或收上)位置，该系统必须防止误指示指示系统收放系统指示系统驾驶舱设置了起落架位置指示其中位置信号可分为灯光信号

机械信号起落架收上锁定绿灯亮时起落架放下并锁定红灯亮时起落架收放手柄的位置与起落架位置不一致起落架在运动中红绿灯熄灭收放系统会由于电气线路和终点电门及灯泡的故障而发生误指示现象，为确保安全，还加装备用指示信号，一般釆用机械信号指示通常直接装在起落架下位锁处，副驾驶或随机工程师目测观察起落架是否放下锁定灯光指示信号机械指示信号收放系统波音737主起落架下位锁机械指示装置起落架放下锁定红色实线红色虚线起落架没有锁定侧撑杆关节处涂一条红色线收放系统为确保飞机安全着陆当飞机处于某种着陆状态而起落架的位置不正确时警告系统会发出警告提醒驾驶员灯光警告音响警告警告系统收放系统灯光警告现代大型民航飞机，红色指示灯不但指示起落架的位置，也是非安全着陆警告灯收放手柄位置与起落架位置不一致任一发动机油门杆在慢车位而起落架不在放下锁定位正常指示警告信号收放系统音响警告为了进一步提醒驾驶员飞机处于较危险

状态飞机上还需有音响警告系统，即着陆警告系统着陆警告系统根据襟翼位置/油门杆位置和飞机的无线电高度判断飞机是否处于着陆状态当飞机处于着陆状态且任意一个起落架没有放下锁定时，系统会发出音响警告信号收放系统应急放下系统正常收放系统主要解决起落架收放保证收放机构正确地按顺序进行收放是以液压为动力的起落架收放系统如果飞机主动力系统失效利用应急放下系统将起落架放下收放系统驾驶舱中有应急释放手柄通过一个钢索、机械连杆与起落架上位锁相连应急放下系统操纵该手柄时将打开上位锁起落架在自身重力/迎面气流作用下放下并由下位锁弹簧保持在放下位收放系统起落架手柄不能直接扳动驾驶员收起落架时要扳动扳机才能扳动起落架手柄防误收装置飞机在地面停放时，要有地面防误收装置防止起落架意外收起

造成人员伤亡和设备损坏起落架手柄不能扳到收上位地面锁4.4地面转弯系统前起落架构造特点前起落架构造特点前轮固定在减震支柱活塞杆下部的轮叉上前轮连同轮叉/活塞杆/扭力臂与旋转筒相连绕支柱轴线转动支柱和旋转筒上分别有限动块限制前轮最大偏转角前轮稳定距前轮稳定距前轮接地点至偏转轴线的垂直距离过小过大地面运动的稳定性不好支柱承受的弯矩会增加稳定距过大、过小都是不好的飞机转弯操纵飞机转弯操纵通过主轮单刹车调整发动机的推力通过前轮转弯机构直接操纵前轮偏转有些重型飞机转弯操纵主轮也会配合前轮偏转提高飞机的转弯性能轻型飞机中型及以上飞机飞机转弯操纵用于现代飞机在地面滑跑时的方向控制电子液压转弯系统机械液压转弯控制系统前轮转弯系统区别釆用电信号替代了机械信号由控制电缆替代了传动钢索飞机转弯操纵前轮转弯系统是典型的机械液压位置伺服系统由输入机构/传动钢索/转弯计量活门转弯作动筒、比较机构等组成飞机前轮转弯系统飞机转弯操纵输入机构为转弯手轮和方向舵脚蹬控制用于飞机低速滑行转弯操纵可使前轮偏转角度达±60°（或更多）以获得较小的滑行转弯半径通过空中脱开机构在地面操纵前轮转弯用于飞机高速滑行时的方向修正转弯方向舵脚蹬：转弯手轮：飞机转弯操纵在地面时，方向舵也随着偏转在空中时，脱开机构将脚蹬与转弯系统脱开限制了脚蹬输入时前轮最大偏转角±7°左右，避免因操纵过大发生倾翻危险转弯系统方向舵脚蹬飞机转弯操纵典型的机械液压伺服阀主要接收反馈过来的信号差值控制作动压力前轮转弯的执行机构釆用推拉式转弯作动筒一个作动筒推，另一个拉驱动前轮偏转转弯计量活门转弯作动筒飞机转弯操纵驾驶员转动手轮或蹬脚蹬时控制信号控制钢索伺服活门高压油达到作动筒的不同腔釆用推拉式驱动前轮偏转反馈信号与控制信号偏差为零伺服活门回到中立位前轮偏转角度与手轮输入量相对应转弯作动筒中立减摆功能中立减摆功能前轮摆振现象及减摆器飞机直线滑跑时，跑道不平或操纵上的原因使前轮偶尔受到一个外力/外力矩

会一边偏移一段距离/偏转一个角度

前轮有可能围绕着飞机运动的轴线摇摆

运动轨迹是曲线中立减摆前轮摆振防止前轮摆振的阻尼机构不限制前轮的转动只减小摆动速度吸收摆动产生的冲击能量阻止摆动增大前轮摆振现象就如我们日常骑摩托的时候遇见不平整的路面出现左右偏转情况一样液压减摆器中立减摆功能伺服控制阀(转弯计量活门)的阀芯处于中立位置，此时转弯作动筒的活塞两端油腔内的油液通过阀芯内的预开口(节流孔)相互串通通过回油管路上压力补偿器回油中立减摆中立中立减摆功能摆振出现时，油液被转弯作动筒活塞挤压经管路流向计量活门，通过计量活门内阻力孔，产生摩擦热耗作用，并在压力补偿器的作用下进入作动筒的低压腔，确保作动筒内始终充满油液转弯作动筒和转弯计量活门活塞减摆器的作用中立减摆功能前轮转弯系统是帮助驾驶员进行前轮转弯拖行飞机时，前轮转弯液压又会对被拖行飞机的转弯产生阻碍作用拖车带动飞机转弯，机轮偏转带动钢索转动转弯计量活门打开，转弯系统管路中有液压压力高压油驱动转弯作动筒使前轮向相反方向转动导致起落架结构损坏，造成人员受伤中立减摆功能拖行手柄扳到“拖行”位插入插销将其锁定拖行释压功能在系统供压管路上设置拖行释压活门控制手柄称为拖行手柄不然飞机将不能实现转弯操纵此插销为民航业内的转弯释压销拔下插销，拖行释压活门复位拖行前拖行后取下拖把中立减摆功能超压释压功能转弯作动筒内的油液，通过转弯计量活门内的旁通阀

从连接作动筒的一个管路流到另一个管道中，避免转弯作动筒出现超压超压释压功能自动定中机构现代飞机通常釆用凸轮式自动定中机构。凸轮式自动定中机构简称凸轮机构。它安装在前起落架减震支柱的内部，由上、下凸轮组成自动定中机构下凸轮固定在减震支柱外筒内部，不能左右转动、上下移动。上凸轮的上端与减震支柱内筒底部贴合，下端用连杆与轮叉相连，与减震支柱内筒一起上下运动前轮偏转时与轮叉和前轮一起绕支柱轴线转动中立机构的功用是在前轮离地后和接地前使前轮保持在中立位置以便顺利收入起落架舱和正常接地自动定中机构4.5刹车系统刹车系统需设法增大飞机阻力→迅速减速飞机着陆接地时，水平分速较大滑跑过程中，阻力减速作用较小目前，现代飞机均装有高性能机轮刹车装置高效率刹车系统刹车减速原理飞行员操纵刹车时,冷气进入刹车装置阻止机轮滚动的力矩

↑机轮受到的地面摩擦力

↑飞机滑跑速度

↓刹车减速原理飞行员操纵刹车越重进入刹车盘冷气的压力越大阻止机轮滚动的力矩越大作用在机轮上的地面摩擦力越大结构式、尺寸合适耐高温、摩擦冷却性能

良好装置特点刹车装置灵敏性良好目前,飞机上采用的刹车装置主要有弯块式、胶囊式和圆盘式三种。1.弯块式刹车盘刹车装置主体与轮轴固定弯块一端螺栓饺接主体另一端相连作动筒1.弯块式刹车盘刹车装置刹车时不刹车时解除刹车时弯块与刹车套间保持一定间隙弯块压住刹车套形成刹车力矩压力消失弹簧将弯块拉回原位2.胶囊式刹车盘刹车装置刹车冷气进入胶囊形成刹车力矩解除刹车胶囊收缩,刹车片恢复原位2.胶囊式刹车盘刹车装置优点摩擦面积大磨损均匀刹车工作柔和不易产生卡滞缺点工作灵敏性较差刹车装置飞机尺寸增大着陆水平动能对刹车装