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(1)後三點式起落架
*後三點式:這種起落架有壹個尾支柱和兩個主起落架。而且飛機的重心在主起落架後面。後三點式起落架多用於低速飛機。
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後三點式起落架結構簡單,適用於低速飛機,因此在40年代中期以前被廣泛使用。目前,這種起落架主要用於輕型和超輕型低速活塞式發動機飛機。
後三點式起落架有以下優點:壹是便於在飛機上安裝尾輪。與前輪相比,尾輪結構簡單,尺寸和質量更小。第二,正常著陸時,三個輪子同時著地,也就是說飛機墜落時(著陸過程的第四階段)的姿態和地面滑行停止時是壹樣的。也就是說,地面滑行迎角大,因此,它可以利用大的飛機阻力減速,從而減少著陸和滑行距離。所以早期的飛機大多布置了後三點式起落架。
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然而,隨著飛機的發展和飛行速度的不斷提高,後三點式起落架暴露出越來越多的缺點:
(1)高速行駛時,遇到前方沖擊或強力剎車時,容易倒立(俗稱抱頂)。所以為了防止倒立,不允許後三點式起落架強力剎車,從而增加著陸後的滑行距離。
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(2)如果實際著陸速度大於規定值,就容易出現“跳躍”現象。因為在這種情況下,飛機接地時的實際迎角會小於規定值,這樣尾翼就會擡起,只有主輪接地。在著地的瞬間,作用在主輪上的沖擊力會產生擡頭的力矩,使迎角增大。此時飛機的實際速度大於規定值,會導致升力大於飛機重力,使飛機再次上升。之後飛機速度迅速下降,飛機再次墜落。這種飛機不停升降的現象叫做“跳躍”。如果飛機著陸時的實際速度遠高於規定值,那麽跳躍高度可能很高,從這個高度掉下來飛機可能會損壞。
(3)起飛和降落時不穩定。比如在滑行過程中,壹些擾動(側風或路面不平,使兩側車輪的阻力不相等)使飛機相對於其軸線轉動壹定的角度,然後在支柱上形成的摩擦力會產生相對於飛機質心的力矩,使飛機轉向更大的角度。
(4)停穩、起飛、滑行時,前機身擡起,向下視野不好。
基於以上缺點,後三點式起落架的主導地位逐漸被前三點式起落架所取代。目前只有少部分小型低速飛機還在使用後三點式起落架。
(2)前三點式起落架
*前三點式起落架:這種起落架有壹個前支柱和兩個主起落架。而且飛機的重心在主起落架的前面。目前高速飛機普遍采用前三點式起落架。
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前三點式起落架是目前大多數飛機采用的起落架布置方式。與後三點式起落架相比,前三點式起落架更適合高速飛機的起降。
前三點式起落架的主要優點是:
*落地方便,安全可靠。如果實際著陸速度大於規定值,當主輪著地時,作用在主輪上的沖擊力使迎角急劇減小,因此不可能產生像後前三點式起落架那樣的“跳躍”現象。
*方向穩定性好,側風著陸時更安全。在地面滑行時,控制和轉彎更加靈活。
*沒有倒立的危險,所以允許強制動。所以可以減少落地後的跑步距離。
*由於飛機機身在停止、起飛和降落時處於水平或接近水平的狀態,向下的地平線較好,噴氣式飛機上發動機排出的氣體不會直接噴到跑道上,所以對跑道的影響較小。
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然而,前三點式起落架仍然有許多缺點:
*前起落架很難布置,尤其是單引擎飛機,機身前部剩余空間很小。
*前起落架承載大,體積大,結構復雜,質量大。
*著陸和滑行時,處於小迎角狀態,不能充分利用空氣阻力進行制動。在凹凸不平的跑道上滑行時,超越障礙物(溝渠、土堆等)的能力。)也是窮。
*前輪會產生擺振,需要有防止擺振的設備和措施,增加了前輪的復雜性和重量。
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盡管如此,由於現代飛機的著陸速度很高,並且保證著陸時的安全性是決定起落架形式的首要決定因素,而前三點式起落架在這方面與後三點式起落架相比具有明顯的優勢,因此被廣泛使用。
(3)自行車起落架
*自行車式:這種起落架在飛機重心前後有壹個主起落架,在飛機左右機翼下有壹個翼下支柱,即副輪。
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無論是前三點式起落架還是後三點式起落架,主輪都布置在機翼下方,所以飛行時主輪是包含在機翼內的。但有些飛機的機翼或其他結構設備很薄,很難將主起落架放入機翼。這種飛機(尤其是上翼轟炸機)經常使用自行車起落架,如美國的“平流層堡壘”B-52。因為自行車起落架的兩個主輪在機身軸線上,飛行時直接收納在機身內,左右機翼下只安裝了壹個較小的輔助輪。
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自行車起落架雖然解決了主起落架收放的問題,但也帶來了很多缺點:
*前起落架承載較大,增加了尺寸和質量。
*起跳和跑動時不容易離地,增加了起跳和跑動的距離。為了使飛機達到起飛迎角,需要依靠特殊的措施,如在起飛和滑行過程中延長前起落架支柱的長度或縮短後起落架支柱的長度。
*不能用主輪制動的方法,而必須用轉向操縱機構來實現地面轉彎等。
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由於以上不利因素,除非不可能,壹般不使用自行車起落架。目前只有少數飛機采用這種起落架布局,如美國的鷂式AV-8垂直起降飛機。
*多柱式:
這種起落架的布局類似於前三點式起落架。飛機重心在主起落架前方,但有多個主起落架支柱,壹般用在大型飛機上。比如美國的波音747客機,蘇聯的C-5A(軍用運輸機)和伊爾86客機(起飛質量206噸)。顯然,使用多個支柱和機輪可以減少起落架對跑道的壓力,增加起飛和著陸的安全性。
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在這四種布置中,前三種是最基本的起落架形式,多支柱式可以看作是前三點的改進形式。目前現代飛機上應用最廣泛的起落架布局是前三點式布局。
③起落架的結構分類
*框架起落架
框架式起落架的主要特點是通過承力框架將機輪與機翼或機身連接起來。承重框架中的桿件和減震支柱相互鉸接。它們只承受軸向力(沿各自軸線),不承受彎矩。因此,這種結構的起落架結構簡單,重量輕,過去廣泛應用於輕型低速飛機。但由於收放困難,現代高速飛機基本不使用。
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*支柱起落架
支柱式起落架的主要特點是減震器和承力支柱是壹體的,機輪直接固定在減震器的活塞桿上。減震器支柱上端和機翼之間的連接形式取決於收縮要求。對於收放式起落架,支柱也可用作收放作動筒。扭矩可以通過扭力臂傳遞,也可以通過活塞桿和減震支柱的氣缸內壁之間的花鍵連接傳遞。這種類型的起落架結構簡單緊湊,易於收起,重量輕,是現代飛機中廣泛使用的形式之壹。
支柱式起落架的缺點是活塞桿不僅承受軸向力,還承受彎矩,容易磨損和卡阻,使減震器的密封性能變差,不能采用大的初壓。
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*搖桿起落架
搖桿式起落架的主要特點是機輪通過可旋轉的搖臂與減震器的活塞桿相連。減震器也可以用作承重柱。這種類型的活塞只承受軸向力,不承受彎矩,因此具有良好的密封性能,可以提高減振器的初始壓力以減小減振器的尺寸,克服了柱型的缺點,在現代飛機上得到廣泛應用。搖桿式起落架的缺點是結構復雜,接頭受力大,所以在使用過程中磨損也大。