2014-飞机总体设计-6第六讲-起落装置布置
飞机结构与系统(起落架系统)课件

03
起落架系统的关键技术与设计
起落架的材料与制造工艺
要点一
总结词
起落架材料需具备高强度、耐腐蚀、轻质等特点,常用的 材料包括铝合金、钛合金和复合材料等。制造工艺涉及精 密铸造、机械加工、焊接和复合材料成型等多种技术。
Hale Waihona Puke 要点二详细描述起落架是飞机的重要承力结构,需要承受飞机的重量和着 陆时的冲击载荷,因此要求材料具备高强度和耐腐蚀性。 铝合金、钛合金和复合材料等是目前广泛应用的起落架材 料。在制造过程中,精密铸造和机械加工技术用于形成复 杂形状的起落架部件,焊接技术用于将各个部件连接在一 起,而复合材料成型技术则用于制造复合材料起落架。
起落架系统的分类
01
02
03
按收放方式
前三点式起落架、后三点 式起落架。
按支柱结构
构架式起落架、支柱式起 落架。
按轮组布置
单轮式起落架、多轮式起 落架。
02
起落架系统的工作原理
起落架的收放
正常收起
当飞机准备起飞时,起落架通过液压 作动筒和机械连杆等机构,从机翼下 伸出到机腹下,支撑着飞机并承受着 飞机的重量。
起落架的疲劳寿命分析
总结词
考虑到飞机起落架承受循环载荷的特点,疲劳寿命分析是评估起落架可靠性的重要环节 。通过疲劳试验和损伤容限分析等方法,可以预测起落架的使用寿命并制定相应的维护
策略。
详细描述
飞机起落架在服役期间会承受大量的循环载荷,这种载荷会导致起落架材料的疲劳损伤 。为了评估起落架的可靠性,疲劳寿命分析是必不可少的环节。通过疲劳试验和损伤容 限分析等方法,可以了解起落架在不同循环载荷下的性能退化规律,预测其使用寿命,
起落架的刹车与滑行
起落架结构

3,摇臂式起落架 1)全摇臂式起落架:
2)半摇臂式起落架: 2)半摇臂式起落架:
(四),前起落架的构造特点
1,稳定距
2,减摆器
3,纠偏机构(中立机构)
(五),机轮和刹车装置
1,轮胎 低压轮胎:充气压力为2 低压轮胎:充气压力为2~3公斤/厘米2 公斤/ 中压轮胎:充气压力为3 中压轮胎:充气压力为3~5公斤/厘米2 公斤/ 高压轮胎:充气压力为6 10公斤/ 高压轮胎:充气压力为6~10公斤/厘米2 超高压轮胎:充气压力10公斤/ 超高压轮胎:充气压力10公斤/厘米2以上
2,刹车装置
(六),起落架的收放
1,沿翼展方向收放
2,沿翼弦方向收放
(七),改进飞机着陆性能的装置
阻力伞(减速伞):
阻力板(减速板):
拦网减速装置:
舰载飞机着陆装置:
谢谢 观赏!�(二), Nhomakorabea落架在飞机上的布局
飞机的起落架有主起落架及尾轮成前轮, 按照它们在飞机上安装的位置,可以分为前 点式,后三点式及自行车式三种基本型式:
(三),起落架的构造形式
起落架的构造形式主要有三种:构架式, 支柱式和摇臀式. 1,构架式起落架
2,支柱式起落架 1)张臂式起落架:
2)撑竿式起落架:
民航概论作业
电子D班
王宪明 091143426
飞机的起落装置
(一),起落装置的分类
飞机起落装置的功用是:供飞机在地面或水 面起飞,着陆,滑行和停放,吸收着陆时的撞击 和改善起落的性能. 起落装置分陆上和水上两大类,陆上和水上 飞机的起落装置有很大差异,本节所介绍的主要 是陆上飞机的起落装置. 陆上起落装置一般包括飞机的起落架和改善 飞机起落性能的装置两大类.
飞机总体设计PPT课件

经济性能设计
燃油经济性
在保证飞行性能的前提下,通过 优化飞机气动外形、减轻结构重 量、提高发动机效率等措施,降 低飞机的燃油消耗率。
维护经济性
通过采用先进的维护理念和技术 手段,降低飞机的维护成本和停 场时间,提高飞机的出勤率和利 用率。
直接运营成本
包括燃油费、维护费、机组人员 工资等直接与飞机运营相关的成 本。设计中需要考虑如何降低这 些成本以提高飞机的经济性能。
采用遗传算法、模拟退火等启发 式算法,处理飞机设计中的复杂 问题,寻求全局最优解。
利用代理模型对飞机性能进行快 速评估,减少计算量,提高优化 效率。
多学科优化方法探讨
多学科设计优化(MDO)
综合考虑气动、结构、控制等多学科因素,实 现飞机总体设计的协同优化。
分解协调方法
将复杂问题分解为若干子问题,分别进行优化 后再进行协调,降低问题求解难度。
06
确保飞机满足适航法规和标准的要求,包括噪声、排放等 环保指标。
02
飞机总体布局设计
布局形式的选择与特点
常规布局
水平尾翼和垂直尾翼都 放在机翼后面的飞机尾
部。
鸭式布局
水平尾翼位于机翼的前 面,具有较好的大迎角
特性。
无尾布局
没有水平尾翼,靠机翼 后缘襟翼或扰流片等部
件实现俯仰操纵。
三翼面布局
在常规布局上增加一对 鸭翼。
垂直尾翼
主要功能是保持飞机的方 向平衡和操纵飞机的方向 运动。
V型尾翼
由左右两个倾斜的垂直尾 翼组成,像是固定在机身 尾部带大上反角的平尾。
起落架布局设计
前三点式起落架
自行车式起落架
两个主轮对称地布置在飞机重心之后, 前轮位于机身前部。
飞机总体设计-6第六讲_机舱及装载布置_大飞机2

*重要数据来源:Jane‘s All The World’s Aircraft
6
6.1 机身初始几何参数估计
机身长度与W 机身长度与 0的关系
L=AW0c
W0的量纲为kg,L的量纲为 的量纲为 , 的量纲为m 的量纲为
A 通用航空飞机 —单发 通用航空飞机 —双发 农用飞机 双发涡轮螺旋 桨飞机 飞船 1.6 0.366 1.48 0.169 0.439 C 0.23 0.42 0.23 0.51 0.40
4
6.2 民机客舱设计与布置
6.1 机身初始几何参数估计
对一定类型的飞机, 对一定类型的飞机,机身尺寸的确定受到严格的 现实条件限制( “现实条件限制(real-world constraints)”, ) 如一旦知道了旅客人数和剖面座位数, 如一旦知道了旅客人数和剖面座位数,旅客机机 身的长度和直径也就基本确定了 在初始估计机身几何参数时, 在初始估计机身几何参数时,可以依据与起飞总 或称W 重W0(或称 TO) 之间的统计关系式 或称
• 多圆剖面 —由多段圆弧和与其相协调的光滑过渡曲线组成 由多段圆弧和与其相协调的光滑过渡曲线组成
– 优点:空间能够得到充分利用,适合于直径较小的飞 机或具有多层客舱的大型飞机 – 缺点:结构设计及加工性能不如圆形剖面好,生产成 本较高
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6.2 民机客舱设计与布置
典型的剖面
• 其他剖面 —适合于无法采用圆形或多圆剖面的情况,如机身 适合于无法采用圆形或多圆剖面的情况, 适合于无法采用圆形或多圆剖面的情况 剖面尺寸较小时, 剖面尺寸较小时,为了满足使用要求而必须采用其 他类型的剖面
大飞机总体设计 第六讲 根据《飞机总体设计》 根据《飞机总体设计》 改编
机舱设计与布置
起落架系统--飞机结构与系统-图文

减
充
气体反抗压缩变形能
滑行时飞机颠簸严 重;
油气减震装置油气量充灌标
❖ 油量充灌标准
准
减震支柱完全压缩时,油液与充气 口平齐;
❖ 气压充灌标准
按照起落架充气勤务曲线进行充气 ;
油气减震装置的维护
❖ 减震器充灌程序:
顶起飞机,伸出减震支柱;
放气,取下充气活门;
灌入规定油液,直到与充油口上部齐平;
❖ 紧固并锁定试验前安装的设备
安124运输机起落架
起落架结构形式
构架式起落架
❖ 构造较简单,重量较轻
承力构架中减震支柱及其它杆件相互铰 接,只承受轴向力,不承受弯矩
❖ 起落架外形尺寸大,很难收入飞机内部
撑杆
减震支柱 机轮
支柱套筒起落架
❖ 结构特点:减震支柱由套筒、活塞杆构成 ❖ 形式:张臂式、撑杆式 ❖ 优点:体积小,易收放 ❖ 缺点:不能很好地吸收水平撞击载荷
过程是介于等温和
绝热过程间的多变
过程;
P2
0 V1
V2 V
减震器工作特性分析
❖ 气体工作特性 :
减震器工作过程中 ,气体压缩、膨胀 过程是介于等温和 绝热过程间的多变 过程;
气体压力与减震器 压缩量的关系曲线 如右图所示:
P Pmax
0
Smax S
减震器工作特性分析
❖ 液体工作特性 P
:
液体通过阻尼孔时 ,产生与减震器压 缩、膨胀方向相反 的的阻尼力,该阻 尼力与压缩量的关 系如右图所示:
❖ 经若干压缩和伸张行程,全部撞击 动能被耗散,飞机很快平稳下来!
飞机减震过程的能量转换
❖ 压缩行程
飞机接地前的位能 飞机接地撞击动能
[舰载飞机的起落架设计]飞机起落架设计
![[舰载飞机的起落架设计]飞机起落架设计](https://img.taocdn.com/s3/m/e157b8c5680203d8ce2f24f9.png)
[舰载飞机的起落架设计]飞机起落架设计关于歼10战斗机能否上舰的议题,已有许多人发表了自己的观点。
但很少有人从起落架的角度谈及这个话题。
本文试图就舰载飞机对主轮距的要求,从一个侧面阐述歼10能否上舰的问题。
舰载飞机降落的技术要求一架常规起降的舰载飞机正在接近航空母舰的斜角甲板。
此时,航空母舰正在迎风全速前进,并在海浪中左右颠簸、上下起伏。
只见训练有素的飞行员驾驶飞机钩住了一条拦阻索,安全着舰了……喜欢军事的朋友,大抵在影视资料中看过F-14、F/A-18等舰载飞机在航母上降落的画面。
在陆上机场降落,可供飞机降落的跑道较长,而航空母舰的斜角甲板较短,舰载飞机降落时几乎是砸向飞行甲板的。
而高速运动中的航母,加上飞行员不断调整飞行姿态的需要,极有可能造成飞机歪斜着舰。
当舰载飞机降落在航母的瞬间,起落架必须保证飞机平稳着舰,且不能有任何部位与斜角甲板相碰撞。
否则,后果不堪设想。
常规起降的作战飞机,无论从航空母舰上如何起飞,都需要拦阻降落。
而保证飞机能够安全降落的重要装置,除了拦阻钩外,便是起落架。
首先对起落架设计的基本要求是:在飞机的起飞、着陆(舰)过程中能够吸收一定的能量,包括垂直和水平方向的;在滑行、离地(舰)和接地(舰)时飞机的其他部分不能触及地(舰)面;不允许发生不稳定现象,特别是在最大刹车、侧风着陆(舰)和高速滑行时。
大部分起落架上都安装有减震器,其作用是吸收飞机着陆(舰)时垂直方向的能量,包括飞机粗暴着陆(舰)的撞击能量(严重状态),并且在滑跑时还应使飞机平滑地越过地面(舰)突起的鼓包。
大部分现代飞机起落架都使用油气减震器,因为在各种减震器中它的效率最高,并且具有最好的能量吸收能力。
舰载飞机着舰瞬间的撞击载荷、拦阻索强制制动载荷,使得舰载飞机的起落架以及机体结构,特别是与起落架安装密切相关的结构都需要在设计时考虑加强,使之能够承受弹射起飞、拦阻着舰时产生的巨大力量,避免结构破坏。
因此,舰载飞机的机体结构和起落架均要比陆基飞机的强度要高,其减震器在着舰时吸收的能量比陆基飞机的要大。
飞机结构—第六章 起落架解析

《飞机结构》
第六章 起落架 ——§1 起落架概述
五、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。
《飞机结构》
飞机结构
第六章
起落架
《飞机结构》
第六章 起落架 ——§1 起落架概述
§1 起落架概述
一、起落架的功用
起落架是飞机的重要组成部分,主要用于实现飞机起飞、着陆 、地面滑行和停放等功能,并吸收和耗散飞机在着陆和地面运动过 程中所产生的各种能量,例如:飞机接地下沉速度产生的垂直动能 ,滑跑时的结构摆振和由于地面不平坦产生的能量,以及飞机刹车 时所要吸收和耗散的飞机水平方向动能,等等。
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
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
《飞机结构》
第六章 起落架 ——§1 起落架概述
五、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。
飞机总体设计-6第六讲_机舱及装载布置_大飞机2

• 适航条例规定了最小过道宽度 适航条例规定了最小过道宽度(FAR25.815)
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6.2 民机客舱设计与布置
过道数目与座椅布置形式
• 不同的座椅选装方案
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6.2 民机客舱设计与布置
所 有 座 位 均 配 个 人 电 视 15 伏 直 流 电 源 插 座
轮椅厕所
777Boeing 777-200ER with 48/235 Configuration (777) 舱12 舱34 厕所 舱12 舱34 (<40) 舱24 舱59 舱24 舱59 (<60)
6.2 民机客舱设计与布置
Boeing 777-200ER Business First Economy
Rows排 排 Configuration Bulk Head Rows大块头排数 大块头排数 Number of Seats Standard Seat Pitch排距 排距 Standard Seat Width座椅宽度 座椅宽度 Standard Seat Width – Exceptions 座椅宽度特例 Standard Seat Recline后仰 后仰 Exit Rows应急出口 应急出口 Over Wing Rows Movable Aisle Armrests可折叠过道扶手 可折叠过道扶手 Movable Aisle Armrests - Exceptions PC Power ports (power adaptor required) TV Monitors
喷气式客机 长细比 6.8~11.5 机尾 2.6~4 机尾收缩角 11~6
典型机型的机身直径、长度和长细比[民用喷气飞机设计 典型机型的机身直径、 民用喷气飞机设计] 民用喷气飞机设计
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第六讲 起落装置布置
6.1 对起落装置的设计要求
6.2 起落架布置
6.3 轮胎参数的初步选择
6.4 “起落架的家”
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6.1 对起落装置的设计要求
飞机对起落装置设计的基本要求
在飞机起飞、着陆过程中能吸收一定的能量,包 括垂直和水平方向的 在滑行、离地和接地时飞机的任何部分不能触及 地面 不允许发生不稳定现象,特别是在最大刹车、侧 风着陆和高速滑行时 起落架特性必须适合于准备使用机场的承载能力
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谢 谢!
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主轮在停机状态接地点位置到重心的连线偏离垂 线的夹角 为防止飞机擦地,防倒立角应大于擦地角,且不 小于15 °
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6.2 起落架布置
主要几何参数-防侧翻角θ
飞机滑行时急剧转弯侧翻趋势的量度 根据我国的和美国的通用规范规定,对陆基飞机 角不应大于63°,对舰载飞机角不应大于54°
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6.3 轮胎参数的初步选择
轮胎的尺寸由它所承受的飞机重量确定
主轮胎约承受飞机总重的90% 前轮仅承受约10%的静载荷,但着陆时却要承受 较大的动载荷 (典型的情况)
对于早期的方案设计,可参照相似的设计或 用统计的方法确定轮胎尺寸
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6.3 轮胎参数的初步选择
直径 A 英制: 通用航空飞机 通用航空飞机 运输机/轰炸机 喷气战斗机/教练机 1.51 2.69 1.63 1.59 公制: 通用航空飞机 通用航空飞机 运输机/轰炸机 喷气战斗机/教练机 5.1 8.3 5.3 5.1 B A
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6.2 起落架布置
起落架的布置形式—后三点式
主支点在飞机重心(质心)之前,在低速飞机上 采用较多 后三点式起落架固有的缺点就是在着陆时操纵困 难,并有可能产生向前倒立的危险. 后三点起落架的飞机,起飞和着陆滑跑时不稳定
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6.2 起落架布置
起落架的布置形式—前三点式
广泛用于着陆速度较大的飞机,在着陆过程中操 纵驾驶比较容易,具有滑跑稳定性 由于机身处于接近水平的位置, 故飞行员座舱视界的要求较容易 满足 着陆滑跑时,可以使用较强烈的 刹车,有利于缩短滑跑距离 缺点在于前轮可能出现自激振荡 现象,即前轮“摆振”,所以需 要加减摆器 5
飞机总体设计 第六讲
起落装置布置
飞机系 航空科学与工程学院
本讲内容在设计流程中的位置
总体布局设计
配平型式选择 机翼参数选择 尾翼参数选择 机舱与装载布置 推进系统设计 起落架布置 部件及分 系统设计
飞机总体布置 和几何建模
多学科设计 优化(MDO)
经济性、环 保性分析
飞机性能综 合分析评估
结构布局 及重量
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6.2 起落架布置
主要几何参数-擦地角γ
对应于飞机尾部刚刚触地,起落架支柱全伸长, 轮胎不压缩时,机头抬起最高时的姿态 “机头抬起”:飞机迎角为α,由于地面效应使机 翼升力达到最大可用值的90%时 对大多数类型的飞机,这个范围约为10 °~15 °
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6.2 起落架布置
主要几何参数-防倒立角β(防后倒立角)
在正常情况下,起落架支柱在收置前允许全伸长。 虽然可以安装压缩支柱的装置,但仅适用于飞机 内部空间绝对容纳不下全伸长支柱的情况
有时要求机轮在收上的位置平躺在轮舱内,这是 相当简单并可在许多军机上见到的,如F-16
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复习题
1. 飞机对起落装置设计有哪些基本要求 ? 2. 在飞机总体方案设计阶段,起落架布置的主要原则 是什么?
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6.3 轮胎参数的初步选择
对于最后的设计布局,实际使用的轮胎必须 根据制造商的产品目录选择,选择的根据通 常是承受计算得到的静载和动载额定值的最 小轮胎
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6.4 “起落架的家”
一个不合适的起落架收置位置可能损坏一个 在其他方面是良好的设计方案!
——可能切断飞机结构(增加重量),减少内部油 箱体积或产生附加的气动阻力
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6.2 起落架布置
停机角Ψ
飞机的水平基准线与跑道平面之间的夹角 可增大起飞滑跑时的迎角:α起飞 =ψ +α安装 对前三点式通常取 0°~4 °
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6.3 轮胎参数的初步选择
严格的说,“机轮”是 装有橡胶轮胎的圆形金 属物体。机轮内侧有 “刹车”,以增加滚转 摩擦力的方式使飞机减 速 术语“机轮”常用于表 示机轮、刹车、轮胎完 整的组件
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6.2 起落架布置
总体方案设计阶段布置起落架的主要原则
控制机轮与飞机重心的相对位置和起落架的高度 由此引起的擦地角、防倒立角要满足飞机在起飞 抬前轮到主轮离地和着陆接地时应只能有机轮接 触地面,且在跑道与飞机的所有其他部分之间应 有适当的间隙
(“其他部分”包括后机身、平尾翼尖、机翼翼 尖、螺旋桨叶尖或发动机吊舱等)
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6.4 “起落架的家”
中单翼和上单翼战斗机,多把起落架收置到 机身内
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6.4 “起落架的家”
对上单翼军用运输机,机身短舱布置是很普 遍的,因为这种飞机的机身必须开敞着装货 短舱带来的阻力增加可能是相当可观的
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6.4 “起落架的家”
起落架收放机构
大多数收放机构是基于“四连杆”原理,即用枢 轴把三个元件联接起来(第四根杆是飞机结构)
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0.39 0.36
Ww 机轮承受的重量
6.3 轮胎参数的初步选择
如果飞机在未铺砌的粗糙跑道上使用,所需 轮胎的直径和宽度应将计算值加大30% 前轮胎的尺寸可假定大致为主轮胎的 60~100% 自行车式或四轮式起落架的前轮尺寸一般与 主轮的相同 后三点式起落架的后轮胎尺寸大约为主轮胎 的四分之一到三分之一
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6.4 “起落架的家”
收置到机翼上,要减少翼盒尺寸,从而会增 加重量并可能减小油箱体积 收置到机身上或翼-身连接处,可能干扰纵梁
对高速飞机来说,这些布局在空气动力上的 好处胜过超过重量的损失 实际上,所有民用喷气运输机都把起落架收 置到机翼与机身的连接处
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6.4 “起落架的家”
许多下单翼战斗机把起落架收置到机翼或者 机翼与机身连接处
6.2 起落架布置
主要几何参数-前、主轮距B
前轮承受飞机重量的最佳百分数大约为飞机重量 的8%~15% B= (0.3~0.4) L机身 要与防倒立角β相协调
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6.2 起落架布置
主要几何参数-主轮距
依据飞机起飞、着陆以及在地面滑行稳定性,越 宽越好 主要决定于飞机重心距地面的高度 可通过算出的防侧翻角进行检查
6.2 起落架布置
起落架的布置形式
自行车式
四轮式
多小车式
6
6.2 起落架布置
形式和轮数与飞机重量的典型关系
双前轮使用普遍,尤其是对采用弹射起飞的舰载机
重量大约在 50,000lb 以下时,尽管就万一有一个轮 胎瘪胎情况下的安全性而言,在每个主轮支柱上采用 双轮好些,但通常每个支柱还是采用单主轮 重量 50,000 ~ 150,000 lb(甚至到250,000lb),每 个支柱一般都使用双轮 重量 200,000~ 400,000 lb ,通常采用 4 轮的小车式 重量大于400,000 lb ,采用四个轮轴架,每一轮轴架 带4个或6个机轮,以便沿横向分散飞机的总载荷
B
宽度 B
主轮直径或宽度 (in.) = AWw 0.349 0.251 0.315 0.302
0.7150 1.170 0.1043 0.0980
B
0.312 0.216 0.480 0.467
主轮直径或宽度(cm) = AWw 0.349 0.251 0.3480 0.467