起落架结构布局及其基本类型
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起落架起落架就是飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支撑飞机重力,承受相应载荷的装置。
任何人造的飞行器都有离地升空的过程,而且除了一次性使用的火箭导弹和不需要回收的航天器之外,绝大部分飞行器都有着陆或回收阶段。
对飞机而言,实现这一起飞着陆(飞机的起飞与着陆过程)功能的装置主要就是起落架。
基本介绍起落架就是飞机在地面停放、滑行、起降滑跑时用于支持飞机重量、吸收撞击能量的飞机部件。
简单地说,起落架有一点象汽车的车轮,但比汽车的车轮复杂的多,而且强度也大的多,它能够消耗和吸收飞机在着陆时的撞击能量。
概括起来,起落架的主要作用有以下四个:承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力;承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击和颠簸能量;滑跑与滑行时的制动;滑跑与滑行时操纵飞机。
2结构组成为适应飞机起飞、着陆滑跑和地面滑行的需要,起落架的最下端装有带充气轮胎的机轮。
为了缩短着陆滑跑距离,机轮上装有刹车或自动刹车装置。
此外还包括承力支柱、减震器(常用承力支柱作为减震器外筒)、收放机构、前轮减摆器和转弯操纵机构等。
承力支柱将机轮和减震器连接在机体上,并将着陆和滑行中的撞击载荷传递给机体。
前轮减摆器用于消除高速滑行中前轮的摆振。
前轮转弯操纵机构可以增加飞机地面转弯的灵活性。
对于在雪地和冰上起落的飞机,起落架上的机轮用滑橇代替。
2.1减震器飞机在着陆接地瞬间或在不平的跑道上高速滑跑时,与地面发生剧烈的撞击,除充气轮胎可起小部分缓冲作用外,大部分撞击能量要靠减震器吸收。
现代飞机上应用最广的是油液空气减震器。
当减震器受撞击压缩时,空气的作用相当于弹簧,贮存能量。
而油液以极高的速度穿过小孔,吸收大量撞击能量,把它们转变为热能,使飞机撞击后很快平稳下来,不致颠簸不止。
2.2收放系统收放系统一般以液压作为正常收放动力源,以冷气、电力作为备用动力源。
一般前起落架向前收入前机身,而某些重型运输机的前起落架是侧向收起的。
飞机起落架系统简介起落架是飞机的重要部件,用来保证飞机在地面灵活运动,减小飞机着陆撞击与颠簸,滑行刹车减速;收上起落架减小飞行阻力,放下支持飞机。
本文将简要介绍现代民用飞机起落架的组成及工作。
一、起落架的作用起落架就是飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支撑飞机重力,承受相应载荷的装置。
概括起来,起落架的主要作用有以下四个:1、承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力;2、承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击和颠簸能量;3、滑跑与滑行时的制动;4、滑跑与滑行时操纵飞机。
二、起落架的配置形式起落架的布置形式是指飞机起落架支柱(支点)的数目和其相对于飞机重心的布置特点。
目前,飞机上通常采用四种起落架形式:1、后三点式:这种起落架有一个尾支柱和两个主起落架。
并且飞机的重心在主起落架之后。
后三点式起落架的结构简单,适合于低速飞机,因此在四十年代中叶以前曾得到广泛的应用。
目前这种形式的起落架主要应用于装有活塞式发动机的轻型、超轻型低速飞机上。
后三点式起落架具有以下优点:(1)在飞机上易于装置尾轮。
与前轮相比,尾轮结构简单,尺寸、质量都较小;(2)正常着陆时,三个机轮同时触地,这就意味着飞机在飘落(着陆过程的第四阶段)时的姿态与地面滑跑、停机时的姿态相同。
也就是说,地面滑跑时具有较大的迎角,因此,可以利用较大的飞机阻力来进行减速,从而可以减小着陆时和滑跑距离。
因此,早期的飞机大部分都是后三点式起落架布置形式。
随着飞机的发展,飞行速度的不断提高,后三点式起落架暴露出了越来越多的缺点:(1)在大速度滑跑时,遇到前方撞击或强烈制动,容易发生倒立现象(俗称拿大顶)。
因此为了防止倒立,后三点式起落架不允许强烈制动,因而使着陆后的滑跑距离有所增加。
(2)如着陆时的实际速度大于规定值,则容易发生“跳跃”现象。
因为在这种情况下,飞机接地时的实际迎角将小于规定值,使机尾抬起,只是主轮接地。
接地瞬间,作用在主轮的撞击力将产生抬头力矩,使迎角增大,由于此时飞机的实际速度大于规定值,导致升力大于飞机重力而使飞机重新升起。
起落架组成及其基本结构类型
1.起落架组成
起落架主要由支柱、缓冲器、扭力臂、机轮组及刹车装置等构成。
2.起落架配置形式
通常有三种:前三点式、后三点式和自行车式。
前三点式:两个主起落架对称地安装在飞机重心之后,前轮位于机身前部。
(主要缺点是容易发生摆振);
后三点式:两个主起落架对称地安装在飞机重心之前,尾轮装在机身后部。
(主要缺点是滑跑稳定性差,操作不当容易原地打转);
自行车式:在飞机对称面内重心前后各有一副主起落架,左右意见下有护翼轮
3.基本结构形式
a)支柱式起落架
缓冲器与承力支柱合一,称为缓冲支柱,机轮组直接安装在支柱下端。
b)摇臂式起落架
机轮通过可转动的摇臂与缓冲器下端相连的构造形式。
c)气垫式起落架
利用气垫支撑原理制作的起落架。
d)其他形式起落架
4.机轮布置形式
单轮、双轮、小车式、多轮式。
起落架的结构主要由受力支柱、减震器(当支柱和减震器合成一个构件时则称为减震支柱)、扭力臂或摇臂、机轮和刹车装置等主要构件组成.当起落架放下并锁住时常为静定的空间杆系结构,用以承受和传递机轮上传来的集中力,也便于松开锁后进行收放。
下面介绍几种常用的结构型式并进行受力分析,一、简单支柱式和撑杆支柱式起落架这两种型式的主要受力构件是减震支柱,它上连机体结构,下连机乾,本身作为梁柱受力(图8.12.图8.13)。
这两种结构型式的特点如下:(1)结构简单紧凑,传力较直接,圆筒形支柱具有较好的抗压、抗弯、抗扭的综合性能,因而重量较轻,收藏容易。
(2)可用不同的轮轴、轮叉形式来调整机轮接地点与机体结构连接点间的相互位置和整个起落架的高度。
轮叉一般受两个平面内的弯矩和扭矩、还有剪力等引起的复合应力(图8.14)。
(3)简单支柱式由于上端两个支点很靠近,减震支柱接近于一悬臂梁柱,因而上端的根部弯矩大(图8.12)。
撑杆支柱式则常在支柱中部附近加一撑杆,使减震支柱以双支点外伸梁形式受力.大大减小于支柱上端的弯矩(图8,13).撑杆通常又兼作收放折叠连杆用(图8.1);或直接用收放作动筒锁定于某个位置后作为撑杆(图8.13),这将使起落架结构简化。
撑杆支柱式是目前常用的一种型式.(4)由于机轮通过轮轴(或轮叉)与减震支柱直接相连,因而不能很好吸收前方来的撞击.通常可将支柱向前倾斜一个角度(图8.12)即可对前方来的撞击起一定的减震用,但这会使支柱在受垂直撞击力时受到附加弯矩。
(5)这两种型式的减震支柱本身要受弯,所以它的密封性较差,减震器内部灌充的气体压力将因此受到限制,一般其初压力约为3MPa(一30个大气压),最大许可压力约为IOMPa(一100个大气压).因而减震器行程较大,整个支柱较长,重量增加。
(6)由于减震支柱的活动内杆与外筒(它直接与机体结构连接)之间不可能直接传递机轮载荷引起的扭矩,因此内杆与外筒之间必须用扭力臂连接。
起落架的四种结构形式在我们聊聊起落架的四种结构形式之前,咱们得先搞明白起落架是啥。
简单来说,它就是飞机在地面上“走路”的那双腿。
没有它,飞机可就真成了“飞天无根的浮云”了!所以说,起落架可不是个简单的部件,它是飞机起飞、降落的保障,重要得很。
1. 传统式起落架1.1 单臂式起落架首先要说的就是单臂式起落架。
这种起落架看起来就像是一根大棒子,把飞机撑得稳稳的。
说白了,它一侧有一个支柱,像是个在超市里拉着购物车的家伙,稳得让人放心。
这种设计的优点就是结构简单,维护也方便。
你想想,没那么多零零碎碎的东西,容易弄,当然省时省力。
但是,这种起落架也有缺点,就是不太适合大体积的飞机,因为一根腿儿撑不住那么重的身子,太有负担了。
1.2 双臂式起落架接下来就是双臂式起落架了。
这种起落架就像一位强壮的摔跤手,两个支柱将飞机撑得更稳当,特别适合大型飞机。
想象一下,飞机在跑道上呼啸而过,双腿踏实地“蹬蹬蹬”,这场面,真是帅呆了!而且,这种结构也能更好地分散压力,减小地面对飞机的冲击。
不过,缺点也是显而易见的,结构复杂、重量大,要是遇上故障,那可真是头疼。
2. 收起式起落架2.1 伸缩式收起架好了,咱们再来看看收起式起落架。
这种起落架就像是个变形金刚,飞行的时候把腿缩起来,落地时再伸出来,真是神奇得很。
它的最大优点就是能节省空间,飞机在空中可以减少阻力,飞得更快。
想想看,飞行的时候就像是穿着“隐身斗篷”,稳稳地飞翔,降落时又像是变回了超人,稳稳落地。
2.2 侧开式收起架再说说侧开式收起架,这种设计有点特别,像是把飞机的“腿”放在了两边。
当飞机起飞的时候,腿儿收起来,就像小朋友玩捉迷藏,藏得严严实实,飞起来毫不费力。
而且,它也能提供很好的稳定性。
不过,要是收起来的时候不小心卡住,那就得花时间修理了。
3. 悬挂式起落架3.1 固定悬挂式起落架最后,让我们来聊聊悬挂式起落架。
这种设计就像是在天上吊着的飞机,悬挂得稳稳的。
它有一个固定的支架,飞机的重力通过这个支架传递到地面,简直就是“轻松一拉”的感觉。
起落架是飞机上众多关键组件之一,飞机起落架的基本功能是在地面上实现的,包括滑跑、起飞和着陆。
在上述中、最重要的一部分就是着陆部分,因为它包括许多能量的转换,并且在一些情况下系统一定要足够稳定。
一些约束条件和需求对于起落架的性能来说,包括耐久性、平顺性、重量、高度、冲程、起落架收上和转向。
以上所述的性能在地面操作上实现合理的性能必须做出恰当的优化。
虽然有很多不同的起落架模型,但是传统的模型还是包括轮胎部分、缓冲器部分、支承结构部分。
轮胎部分包括一个主要车轮装配连接机身和一个前轮装配连接到机头。
有三种常见的起落架布局:后三点式,前三点式、串联式起落架。
本论文主要研究前三点式起落架。
在着陆期间,主轮也就是后排机轮首先与地面接触,然后机头部分的轮胎也就是前轮与地面接触。
一般有三种为前起落架所采用的几何图形布局,包括套筒式、铰接式、和半铰接式。
如图1.1。
图1.1起落架轮胎布局套筒式轮胎布局设计在运动学上来说很简单,但在几何学上来讲得不到大的支撑力量。
自从支撑在表达冲击设计两端铰接,它仅产生的轴向力,并减少轴颈摩擦力,却使得运动变得复杂。
冲击支撑在半铰接设计中只是一端铰接,但性能可以通过选择适当的齿轮参数进行优化。
两个主要的起落架性能:(a)降落过程中的性能。
(b)飞机滑跑、着陆和随后的缓冲中轨道粗糙度对励磁性能的影响。
高水平的瞬变激发在着陆期间必须控制的平滑,为了实现稳态在合理的时间内。
1.2 起落架领域的发展飞机起落架的设计和发展有着大量的科研成果,大部分的科研成果都是在某些特定的情况下做出来的。
在起落架设计的各个环节中,Currey通过实验成果与经验总结,很好的描述了起落架的性能需求和缓冲器的设计。
来自美国国家航空宇宙航行局的Jocelyn也细节的解释了起落架动态特性,尤其是在摆动和制动过程的振动,并且很好的总结了工作文件在过去的10年里,突显了解决振荡问题上的最新成果。
依照他们的工作,起落架振荡包括由自身引起的振动称为摆动和制动过程的振动。
起落架的结构形式起落架是飞机上的重要组成部分,用于支撑飞机在地面上移动和起降时的支撑和减震作用。
它通常由几个主要部分组成:主起落架、前起落架、减震装置和操纵装置。
一、主起落架主起落架是起落架的主要承重部分,一般安装在飞机机身的主翼下方。
它通常由两个主要部分组成:主起落架支柱和主起落架轮胎组。
1. 主起落架支柱主起落架支柱是主起落架的主要承重部分,负责承受飞机在地面上的重量和起降时的冲击力。
它通常由高强度材料制成,如钢或铝合金。
主起落架支柱通常是可伸缩的,以便在飞机起飞和降落时调整高度。
2. 主起落架轮胎组主起落架轮胎组是主起落架的移动部分,负责支撑飞机在地面上的移动。
它通常由多个轮胎组成,每个轮胎都有一定的载荷能力和减震能力。
主起落架轮胎组通常由橡胶制成,具有良好的抗磨损和抗冲击性能。
二、前起落架前起落架是起落架的前部分,通常安装在飞机机头下方。
它与主起落架类似,由前起落架支柱和前起落架轮胎组组成。
1. 前起落架支柱前起落架支柱是前起落架的主要承重部分,负责承受飞机在地面上的重量和起降时的冲击力。
它通常与主起落架支柱类似,由高强度材料制成。
2. 前起落架轮胎组前起落架轮胎组是前起落架的移动部分,负责支撑飞机在地面上的移动。
它通常由单个或多个轮胎组成,具有一定的载荷能力和减震能力。
三、减震装置减震装置是起落架的重要部分,用于减轻飞机在起降时的冲击力,保护飞机和乘客的安全。
1. 弹簧减震器弹簧减震器是常见的减震装置之一,它利用弹簧的弹性来吸收起降时的冲击力。
弹簧减震器通常由金属弹簧和液压缓冲器组成,能够提供良好的减震效果。
2. 气压减震器气压减震器是另一种常见的减震装置,它利用气压的变化来吸收起降时的冲击力。
气压减震器通常由气压室和气压控制系统组成,能够提供稳定的减震效果。
四、操纵装置操纵装置是起落架的控制部分,用于控制起落架的展开和收起。
它通常由液压系统或电动系统驱动,通过操纵杆或按钮进行控制。
起落架的结构形式是飞机设计中的重要考虑因素之一,不同飞机根据其用途和设计要求可能采用不同的结构形式。
起落架组成及其基本结构类型
1.起落架组成
起落架主要由支柱、缓冲器、扭力臂、机轮组及刹车装置等构成。
2.起落架配置形式
通常有三种:前三点式、后三点式和自行车式。
前三点式:两个主起落架对称地安装在飞机重心之后,前轮位于机身前部。
(主要缺点是容易发生摆振);
后三点式:两个主起落架对称地安装在飞机重心之前,尾轮装在机身后部。
(主要缺点是滑跑稳定性差,操作不当容易原地打转);
自行车式:在飞机对称面内重心前后各有一副主起落架,左右意见下有护翼轮
3.基本结构形式
a)支柱式起落架
缓冲器与承力支柱合一,称为缓冲支柱,机轮组直接安装在支柱下端。
b)摇臂式起落架
机轮通过可转动的摇臂与缓冲器下端相连的构造形式。
c)气垫式起落架
利用气垫支撑原理制作的起落架。
d)其他形式起落架
4.机轮布置形式
单轮、双轮、小车式、多轮式。