起落架艙

飛機起落架艙結構屬於飛機重要承力部件，主要特點為載荷大、傳力複雜。其結構的合理性、可靠性、維修性直接關係到飛機的使用安全，在設計時面臨着許多關鍵技術問題和難點。

飛機的前起落架通常固定在機身加強框和(或)縱梁上，來自起落架支柱、作動筒、撐杆上的作用力和力矩要傳到這些加強構件上。為了固定起落架支柱、作動筒、撐杆和鎖，採用起落架艙，它由兩側垂直腹板、水平加強板和兩端的加強框形成，在起落架艙的開口周圍用加強構件進行加強。起落架支柱和撐杆通過耳片以及螺栓連接在起落架艙上，起落架艙承受起落架傳遞來的衝擊載荷，並將載荷擴散到機身中去。

起落架艙的設計是否合理、是否滿足疲勞設計的標準、起落架艙與起落架接頭部位是否滿足疲勞性能等將直接影響到整個飛機結構的可靠性和經濟性，因此，對起落架艙進行抗衝擊疲勞設計是十分必要的。並且如何在滿足長壽命、高可靠性下，減輕結構的質量，使起落架艙結構到達最優設計也是飛機結構設計中極為關心的問題。 ^[1] 

飛機設計中，在機翼的設計完成後,需確定合適的機翼安裝角，這就要求考慮到機身構型的阻力特性,以達到飛行時的最佳升阻比。因此,瞭解機身構型的阻力特性,找到構型的最小阻力攻角,能在確定機翼安裝角時提供參考,使飛行性能達到最優。而起落架艙作為機身上較大的部件，會對機身構型的阻力特性產生較大的影響,所以,確定機翼安裝角前,應瞭解機身+起落架艙構型的阻力特性。

西北工業大學航空學院鄭隆乾等針對某運輸機機身/機身+起落架艙構型進行了CFD數值模擬,探討了起落架艙對具有上翹後體的機身的阻力特性的影響，主要結論如下：

1)上翹17°的運輸類飛機後體會出現較強的橫向流動，使橫向逆壓梯度增大、底部附面層增厚,導致後體出現分離流動，並在向下遊發展的過程中逐漸增強。隨攻角的增大，分離渦由下渦系主導逐漸發展為上渦系主導。

2)機身加上起落架艙後，在一定程度上抑制了橫向流動，使得因橫向流動造成的分離得到減弱。

3)在起落架艙尾端出現高壓區，產生一個較強的逆壓梯度區域，使得流動發生分離，並在向下遊發展過程中逐漸增強，與橫向繞流導致的分離旋渦相互干擾。 ^[2] 

主起落架艙周圍結構主要由主起艙整流罩壁板及其內部的金屬骨架組成。目前，主起艙整流罩壁板一般採用碳纖維複合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)，內部金屬骨架常用鋁合金材料，部分承載較大的接頭也會使用欽合金材料。不同於飛機上的其它內部結構，主起落架艙位於氣密區以外且完全開敞，直接面對飛機外部各種可能遇到的惡劣環境，主要包括濕熱環境、衝擊環境以及腐蝕環境等。這些惡劣環境會對複合材料和金屬結構造成嚴重的損傷，從而影響到飛機的安全性和功能性。為了防止主起艙整流罩在這些惡劣環境下受到損傷，需要對結構表面進行一定的處理。下面對三種惡劣環境來分別介紹相應的防護技術。

現代民用飛機主起艙整流罩壁板一般採用複合材料，複合材料結構設計的一個重要特點是必須考慮濕熱環境對結構的影響。由於樹脂基體是吸濕的，隨着吸濕擴散，會使結構出現不同的吸濕量分佈，這樣不僅會降低纖維的抗腐蝕能力，在比較高的環境濕度下，還會使基體玻璃化轉變温度降低，並降低其強度和剛度。為了減少濕熱環境對複合材料的不利影響，目前常用的措施有:

1）所有連接件採用濕裝配，釘頭用密封膠密封;

2）壁板與金屬骨架結構在連接前在接觸面上塗密封膠，並對所有對縫處進行填角密封;

3）壁板內側鋪一層TEDLAR薄膜。

主起落架艙是完全開敞結構並且緊鄰主起輪胎，在飛機起飛和降落的過程中經常會有沙石等異物被捲入主起艙，這些異物會對主起艙內部結構造成衝擊並引起結構損傷。複合材料壁板尤其是碳纖維複合材料壁板對沖擊損傷相當敏感，會嚴重影響結構的性能。為了儘量降低外來物衝擊對結構造成的損傷，經常採取的措施主要有以下幾種。

（1）在分析計算的基礎上，適當增加復材面板的厚度，能夠儘量減少衝擊損傷對結構性能的影響。

（2）所有面板的外表面加鋪一層韌性較高的玻璃纖維預浸料(玻璃布)、內表面鋪覆TEDLAR膜，可以對面板起到一定的防衝擊保護的作用。

（3）對於主起艙內部的金屬結構，除了陽極化和底漆之外，還另外塗一層耐衝擊面漆，防止因漆層破壞而導致結構表面暴露在外部環境之下。

主起艙整流罩主要受紫外線輻射、風化、雨蝕、異電位腐蝕影響，前三種腐蝕可以通過防護塗層給予防護。對於電偶腐蝕，結構設計中一方面注意結構的密封，避免結構吸濕，採取的措施有填角密封、防止產生積水部位等；另一方面儘量減少金屬件與碳纖維結構的接觸，所有複合材料面板內側與金屬骨架連接處鋪一層玻璃纖維布進行異電位防護。另外，儘量選用與複合材料電位相近的欽或欽合金緊固件，並採取濕裝配，以保證在連接位置密封及隔離。 ^[3]