飞机结构强度(第六讲 飞机起落架系统)03

起落架的结构型式
二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架
2. 撑杆支柱式起落架
在支柱中部加一撑杆，使减震 支柱以双支点外伸梁的形式受力， 大大减小支柱上端的弯矩。 撑杆可以同时兼做折叠连杆， 或者用作动筒锁定后作为撑杆。
起落架的结构型式
二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架 3. 支柱式起落架特点 优点： 1）结构简单，传力直接，圆筒形支 柱具有较好的抗压、抗弯、抗 扭的综合性能，重量轻，体积 小，易收藏。 2）可采用不同的轮轴、轮叉形式， 可调整机轮接地点和机体连接 点之间的相互位置和起落架高 度。
起落架的外载荷
起落架的结构组成: 受力支柱、减震器、扭力臂或摇臂、 机轮 和刹车装置
起落架的结构型式
一、构架式起落架
由杆系构成空间桁架结构 。 优点：构造简单。 缺点：不可收放，阻力大 。 应用：低速轻型飞机、直 升机。
起落架的结构型式
二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架 1. 简单支柱式起落架 主要受力构件为减震支柱(支柱 与减震器合成一个构件)。
起落架系统概述
二、飞机起落装置的类型 1. 机轮起落架
起落架系统概述
二、飞机起落装置的类型
2. 雪橇式起落架
着陆场所: 冰雪机场、松 软土 质跑道、草坪
C-5
起落架系统概述
二、飞机起落装置的类型 3. 水上飞机起落架
船身式飞机
US-1A（日）
起落架系统概述
二、飞机起落装置的类型 3. 水上飞机起落架 浮筒式飞机 硬式浮筒 （不可收放） 软式充气浮筒 （可收放）
起落架的外载荷
2. 滑跑冲击载荷： 起飞、着陆的滑跑过程中，由于道面不平或道面杂物造成对起落 架的冲击载荷；还包括由于未被减震装置耗散掉的着陆能量引起的 振动（逐次衰减）。 载荷虽小于着陆撞击载荷，但由于滑跑距离长，滑跑冲击载荷的 反复作用次数多。
起落架的外载荷
3. 刹车载荷： 着陆滑跑过程中刹车引起的载荷。 除轮胎和地面摩擦力外，还有刹车力矩引起的垂直载荷。
起落架的布置形式
4. 多支点式 (多轮多支柱) 优点： 1）分散过大的载荷，减小 局部载荷； 2）起落架生存性好； 3）刹车效能较好（刹车机 构分散在各机轮上，散 热性较好）。 4）同前三点式
பைடு நூலகம்落架的外载荷
1. 着陆撞击载荷： 飞机降落姿态可能是：三点着陆、两点着陆、一点着陆或侧滑着陆。 着陆过程中承受不同载荷：垂直撞击、前方撞击、侧向撞击载荷和 惯性力矩。 现代飞机一般规定起落架垂直方向载荷系数：战斗机为3～5，小型 多用途飞机为2～3，运输机为0.7～1.5；规定在不光滑的跑道粗暴着陆 时水平方向载荷系数为1～2；在带侧滑接地或地面急转弯时，侧向载 荷系数约为0.3～1.0。
Strength of Aircraft
刘璐 2014.09
第六讲 起落架结构
主要内容
起落架系统概述
起落架的布置形式 起落架的外载荷 起落架的结构型式 起落架的受力分析
起落架系统概述
一、起落架的功用
承受当飞机与地面接触时产生的静、动载荷，防止 飞机结构发生破坏； 消耗飞机着陆撞击和在不平跑道上滑行时所吸收的 能量，防止飞机发生振动； 当飞机着陆后，为了缩短滑行距离，吸收和消耗飞 机前进运动的大部分动能。 起落架装置重量约占全机重量的3.7%～5%，占飞机 结构重量的10%～15%。
起落架的布置形式
1. 后三点式 优点： 尾部起落架受力小，结构短、小，易收藏； 缺点： 1） 地面运动的方向稳 定性差； 2) 猛烈刹车时有翻倒 的倾向。 3）对于喷气式飞机， 尾喷管的气流易损 伤跑道。 4）着陆时前视界较差
起落架的布置形式
2. 前三点式 优点： 克服了后三点起落架的几乎所有缺点. 1）飞机的地面运动方向稳定性好； 2）飞机着陆时可猛烈刹车而不致 使飞机向前翻到； 3) 着陆时前视角好； 4） 发动机喷流不会损伤跑道。 缺点： 1） 前起落架受力大、比较长，质 量大，抬头难，布置困难； 2) 前轮易摆振。
1. 减震器与受力支柱分开
起落架的结构型式
三、摇臂支柱式起落架
1. 减震器与受力支柱分开
起落架的结构型式
三、摇臂支柱式起落架
2. 减震器与受力支柱一体（半摇臂）
适于前轮上使用，便于前轮转弯。
起落架的结构型式
三、摇臂支柱式起落架
2. 减震器与受力支柱一体（半摇臂）
适于前轮上使用，便于前轮转弯。
起落架的结构型式
起落架系统概述
三、起落架的结构组成
主要组成： 支柱、减震器、机轮 功用： 支柱： 用于安装机轮、将起落架连接 到飞机机体结构上。 减震器： 用于飞机在着陆和在机场地 面运动时吸收并消耗冲击能量 机轮： 用于飞机在地面上的运动 防滑刹车系统、收放机构、电液系统等。
起落架系统概述
四、起落架的要求
1. 基本要求： 与飞机机体结构相同：最小重量要求、易使用维护性、工艺性及 经济性等。 按安全寿命（疲劳寿命）原理设计，要求起落架与机体结构同 寿。 2. 自身要求： 1）良好的减震性能； 2）地面运动时良好的操纵性、稳定性； 3）良好的刹车制动性能； 4）“漂浮性”要求； 5）与机体连接合理、可靠，并具备良好的收放可靠性； 6）防护要求。包括：自身防护以及当起落架结构失效时避免对其 他机构造成破坏。
起落架的结构型式
二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架 3. 支柱式起落架特点
缺点： 3）需用扭力臂，阻止内外筒相对转动，因内外筒之间无法直接传递 扭矩（以弯矩形式传递扭矩）。 应用： 适用于起落架较 长、跑道路面较好、 前方撞击较小的飞机 ，更多应用在主起落 架。
起落架的结构型式
三、摇臂支柱式起落架
起落架的受力分析
1、简单支柱式和撑杆支柱式
起落架的受力分析
2、 摇 臂 支 柱 式 起 落 架
起落架的受力分析
2、 摇 臂 支 柱 式 起 落 架
起落架的受力分析
3、多轮式起落架
起落架的受力分析
3、多轮式起落架
小结
1. 2. 3. 4. 5.
起落架主要有哪几个组成部分？ 起落架外载荷有哪些？ 起落架的布置型式有哪些？ 摇臂式起落架的优点有哪些？ 两种起落架的受力分析。
起落架的布置形式
3. 自行车式 缺点： 1）前起落架载荷很大(约承 担40%的总载荷)，抬头 困难； 2）要求前后机轮同时着 地，难度很大； 3）前轮需安装转弯机构； 4）起落架收藏所需开口使 结构增重很大。
海鹞
起落架的布置形式
4. 多支点式 (多轮多支柱)
常用于起飞重量超过200t的重型运输机和客机上。2个以上主起落架 ，主起可双轮可小车式，飞机重心位于前后主起落架支柱之间，结构布 局类似前三点式。
起落架的结构型式
四、外伸式起落架
特点： 优点： 避免中、上单翼的飞机主 起落架较长、较重、收藏不 便等困难。
缺点： 1）斜撑杆式的支柱受很大弯 矩； 2）收放机构复杂，重量大。
米格-23
起落架的结构型式
四、外伸式起落架
起落架的结构型式
五、多轮式起落架
1. 目的
• •
减小机轮对地面压力，提高飞机的漂浮性； 避免机轮过大难以收藏。
起落架的结构型式
二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架
3. 支柱式起落架特点
缺点：
1）不利于吸收前方来的撞击，通常 将支柱前倾一个角度，但在受 垂直撞击时会受到附加弯矩。 2）由于减震支柱受弯，密封性较差 ，减震器压力受到限制，初始 气压约3Mpa，最大许可压力一 般在10Mpa。因而行程较大，支 柱较长，重量增加。
起落架的布置形式
2. 前三点式 滑跑方向稳定性： 两主轮上的摩擦力合力 绕飞机重心的力矩将减小偏 向，使飞机转回原来方向滑 跑。
起落架的布置形式
2. 前三点式 着陆刹车： 飞机质心离前起落架很远。
起落架的布置形式
3. 自行车式 该种布置形式为特定布局的飞机 所采用，如“鹞”式战斗机。 协调货舱(弹舱)或动力装置、上 单翼和起落架之间的布置关系。
安－225重型运输机
起落架结构型式
五、多轮式起落架 2. 类型
• •
•
小车式（4、6轮），应用最广泛； 并排布置（4轮），当用于主起时需作特殊设计，以便于转弯，收 放机构比较复杂； 前后串列式。
起落架的受力分析
1、简单支柱式和 撑杆支柱式
起落架的受力分析
1、简单支柱式和撑杆支柱式
支柱式起落架支柱的受载和内力图
起落架的外载荷
4. 静态操纵载荷和地面停放载荷： 飞机在牵引、进入定位常用牵引架对起落架进行 各方向的推、拉、扭、摆，造成静态操纵载荷；飞 机停放并固定在地面时可能会受到的由于大风引起 的系留载荷，等等
起落架的外载荷
5. 起转、回弹载荷： 飞机着陆过程中，在机轮触地瞬间，由于地面摩擦力的作用，产 生使机轮转动的力矩，并使静止的机轮开始滚动并加速，这就是机 轮起转过程。机轮滚动的线速度等于飞机水平速度时，起转过程结 束。 起转过程中出现的最大摩擦力即是起转载荷。 起转阶段中，由于起转载荷的作用，起落架弹性支柱产生向后的 变形，积蓄了变形能。当起转阶段结束时，弹性支柱将变形能释放 出来，产生作用在轮轴上的向前的回弹力，称为回弹载荷。
三、摇臂支柱式起落架
3. 摇臂式起落架特点 优点： 1) 对前方撞击、垂直撞击减震较好 ； 2) 减震器上受到力大于机轮上的力→行程小→起落架高度可较小； 3) 减震器受弯矩小或不受弯矩→减震器密封性好→气体压力大 （50MPa）→行程小→支柱短→起落架高度可较小； 缺点： 1）摇臂受力大且复杂、交点多、协调关系多； 2) 起落架构造和工艺均复杂、重量大、前后尺寸大。 应用： 摇臂式起落架适用于起落架高度较小、着陆速度较大、或使用跑 道较差的飞机，尤其在前起落架上用的较多。