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主起落架

鎖定
主起落架是飛機在地面停放、滑行、起降時,起:落裝置中承受主要載荷的起落架部件。在前二點式起落架中,指裝在飛機重心後面的起落架。在後三點式起落架中,指裝在飛機重心前面的起落架。在自行車式起落架中指前、後起落架。 [1] 
主起落架由液壓作動,並向內收進輪艙。一旦收進,主起落架裝置就被支柱連接的整流罩和液壓作動的艙門完全封閉。每一裝置由一個作動筒作動,並由一個機械聯動裝置保持起落架於鎖住位置而無需液壓的幫助。主輪艙門作動筒由一個順序機構控制,當起落架完全放下或收進時,關閉艙門。 [2] 
中文名稱
主起落架
英文名稱
main gear
定  義
靠近飛機重心並承受大部分載荷的起落裝置。
應用學科
航空科技(一級學科),航空器(二級學科)
中文名
主起落架
外文名
main undercarriage

主起落架結構

圖1 圖1
以支柱式主起落架為例,這種形式的起落架將緩衝器和承力支柱合二為一,常稱為減振支柱(即緩衝器)。它是由支柱外筒與活塞杆套裝起來的,如圖1所示。支柱上端通過收放旋轉軸連接在機體上,活塞桿的下端直接與機輪組件相連,支柱外筒有斜撐杆支撐,有的直接採用受力收放作動筒支撐。對多數起落架,它們都是靜定的結構。
從受力分析看,支柱式起落架由於有斜撐杆的支撐作用,支柱的受力則相當於具有雙支點的外伸梁。這種形式的起落架傳遞載荷直接、構造簡單、體積小、易於收放,因而被廣泛採用。其缺點是起落架承受航向載荷時,該載荷不能壓縮緩衝支柱,而是對其產生彎矩,以至於在活塞桿與外筒的上下支撐點處產生較大的摩擦力,設計時應引起蓖視。
支柱式主起落架有以下特點:
(1)結構簡單緊湊、傳力直接,圓筒形支柱具有較好的抗壓、抗彎、抗扭綜合效能,因而重量輕,容易收藏。
(2)可以用不同的輪軸、輪叉形式來調整機輪接地點與機體連接點之間相互位置和整個起落架的高度。採用半軸式,起落架高度可以降低,適用於中單翼和下單翼飛機,但起落架支柱將受到偏心載荷。
(3)由於懸臂式受力,因而支柱根部彎矩較大。
(4)機輪通過輪軸與減振支柱直接連接,減振器不能很好的吸收前方來的撞擊。如將支柱向前傾側一個角度,減振器可吸收前方來的撞擊能量,可以起一些減振作用,但這會使支柱在受垂直撞時受到附加的彎矩。
(5)減振支柱本身是一個承受彎矩構件,因此密封性較差,減振器內灌充的氣體壓力受到限制,而使減振器行程增大,整個支柱較長,重量增加。並且在減振器壓縮、伸展過程中容易卡滯。
(6)減振支柱上的扭矩通過扭力臂來傳遞。扭力臂以彎曲力矩的方式來傳遞扭矩。 [3] 

主起落架載荷譜

主起落架載荷譜至少應包括以下兒種載荷分譜:
(1)發動機試車譜(含地面任務段和起飛離場任務段中的試車);
(2)滑跑衝擊譜(含地面任務段、起飛離場任務段、着陸任務段中的滑跑);
(3)着陸撞擊譜;
(4)剎車譜(含地面任務段和着陸任務段中的剎車);
(5)轉彎譜(含地面任務段、起飛離場任務段、着陸任務段中轉彎及曲線滑行段);
(6)收放起落架譜。 [3] 

主起落架載荷分配

前、主起落架載荷分配
圖2 圖2
首先必須將多支柱多輪主起落架(例如4個4輪主起落架)的垂直載荷的合力點確定出來,可採用保持合力點力矩為零的原則確定,然後確定出主起落架垂直載荷的合力點至飛機重心距離。距離確定了,作用在合力點上的主起落架垂直總載荷也就確定了,反之亦然。通常在飛機重心後極限狀態下把主起落架垂直總載荷控制在飛機總重的85%~92%範圍內比較合適。在此基礎上選擇前起落架位置,確定前、主起落架輪距(即主起落架垂直載荷合力點至前起落架雙輪接地點或垂直載荷合力點之間的距離)。如圖2所示
主起落架垂直總載荷及前、主輪距一經確定,前起落架垂直總載荷也就確定了。通常前起落架垂直總載荷控制在8%~15%範圍內比較合適,例如由飛機重心後極限的8%變化到飛機重心前極限的15%。在佈置前起落架位置時應儘量靠前點為佳,使其承載小,飛機地面滑跑時浮動性好、穩定性好。但前起落架載荷也不應過小,過小會導致飛機地面滑行操縱困難。 [4] 
垂直總載荷分配
可以按保持主起落架垂直載荷合力點力矩為零的原則將主起落架垂直總載荷分配給各多輪主起落架。必須保持各多輪主起落架由支柱傳給機翼和機身的載荷不能過大,否則就必須調整各多輪主起落架的佈置位置。當各多輪主起落架獲得所分配的垂直載荷後,就可確認出某一多輪主起落架各主輪的垂直載荷。分對稱和反對稱兩種情況,對於對稱情況均勻分配給各主輪。 [4] 

主起落架允許下降速度

主起落架允許下降速度如下表所示。 [5] 

正常停機
應急停機
--
23m/s
--
23m/s
允許下降速度
2.9m/s
1.8m/s
1.8m/s
1.5m/s

主起落架制動與防滑

圖3 圖3
主起落架的四個機輪上備有電動液壓盤式制動裝置和防滑系統。盤式制動裝置包括九個盤片、四個轉子和五個定子。剎車時,剎車裝置的八個液壓作動器同時對盤片加壓。作動器四個為一組,由1號液壓系統和2號液壓系統驅動,3號液壓系統作為備用系統。防滑系統的作用是防止剎車時輪胎打滑、機輪鎖定和輪胎受損.每個機輪連右兩個速度傳感器.將旋轉速度信息送至防滑監控電路。制動裝置和防滑系統設備故障檢測邏輯線路。 [5]  如圖3所示
主起落架剎車由指餘長或駕駛員的剎車踏板控制,剎車踏板位於指合長和駕駛員操縱枱方向舵踏板組件上。踏板可以用把手調節。剎車指合由指合長或駕駛員使用腳趾壓力作用於方向舵踏板機構的頂部提供。每個剎車踏板(左邊和右邊的)有4個線性變量微分轉換器。左邊的踏板轉換器分別輸出4個信號通過剎車/防滑控制盒為兩個左機輪提供剎車操縱。右踏板轉換器也同樣為兩個右機輪提供操縱信號。當腳趾壓力作用於剎車踏板上時,轉換器傳出0—5伏的商流電信號通到剎車/防滑控制盒。帶有最大腳趾壓力的踏板變成了通過OR電路的控制踏板。電信號是與腳趾壓力成正比的。電力輸出信號給主起落架剎車線圈的供電量與剎車踏板的偏斜量成正比,通過剎車板的偏斜量可以獲得剎車動作所需的流向主起落架剎車的液壓流量。剎車系統在每個剎車踏板上的反彈器給乘員提供人為的剎車的感覺。
三個液壓系統的源壓力都是20 698 240帕(1 55 250毫米汞桂(3000磅/英寸2))通過穩壓器每個剎車液壓系統的壓力被減少到10 349 120帕(77 625毫米汞柱(1 500磅/英寸2))。1號和2號液壓系統是向剎車系統提供壓力的正常系統,3號系統是備用系統。在每個系統中的開關閥可以提供自動的開關轉換,假如兩個主動液壓系統中的任何一個失去功能的話。
剎車系統的防滑部分提供無主起落架輪胎打滑、機輪鎖住或輪胎損壞的最佳剎車狀態。
每個主起落架機輪有兩個速度傳威器,這些傳威器把威受到的機輪速度信息傳給防滑控制線路。假如機輪的速度低於所有4個機輪平均速度的約30%,則防滑控制線路就認為機輪是鎖住或處於打滑狀態。於是那個剎車/打滑控制閥中的防滑線圈被激勵,反轉剎車線圈的極向,並阻止壓力流入那個機輪,直到機輪的速度再一次增加。防滑控制系統也考慮輪胎漏氣情況,假如某個機輪的速度低於所有4個機輪的平均速度的約30%至少2秒鐘,那麼相鄰機輪的液壓就被限制在5 519 530±689941帕(41 400±5175毫米汞柱(800±100磅/英寸2)),以防止剎車和/或輪胎損壞。 [6] 
參考資料
  • 1.    張鍾林主編,國防科技名詞大典 航空,航空工業出版社,2002年01月第1版
  • 2.    (英)伊恩·莫伊爾,(英)阿倫·西博裏奇著;凌和生譯,飛機系統 機械、電氣和航空電子分系統綜合 第三版,航空工業出版社,2011.06
  • 3.    閆楚良,蘇開鑫編著,飛機起落架安全壽命與損傷容限設計,航空工業出版社,2011.12
  • 4.    孫俠生主編,民用飛機結構強度剛度設計與驗證指南 第一冊,航空工業出版社,2012.08
  • 5.    彭小波主編,美國航天飛機的設計與實現,中國宇航出版社,2015.01
  • 6.    (美)羅克韋爾國際公司編,航天飛機運輸系統,航空工業出版社,1988.07