飞行理论图解 · 飞机系统

起落架图解

结构 · 收放 · 刹车 · 减震

落地那一刻,几吨重的冲击全靠它接住
收放、刹车、减震,样样都有讲究

绿灯=放下锁好 · 红灯=与手柄不一致 · 油气式减震

起落架是飞机在地面上的腿:减震装置承力减震、轮胎支撑摩擦、刹车减速转弯、前轮转弯机构控制方向;结构分构架式、支柱套筒式、摇臂式三种,布局分前三点与后三点两种;收放系统靠手柄、动作筒和灯光指示配合,油气式减震支柱把着陆冲击化解成气体压缩和油液摩擦。本页 6 个 stage 覆盖考纲「起落架系统」「起落架的配置型式」「收放系统」「刹车系统」「减震装置」「前轮转弯机构」六节。

01 起落架的四大组成

减震装置 · 轮胎 · 刹车装置 · 前轮转弯机构

跑道地面 减震装置 承力和减震 轮胎 地面支撑和运动,吸收部分着陆撞击能并摩擦减速 刹车装置 保证刹车时前后机轮受力均匀 前轮转弯机构 按操纵使前轮偏转、控制地面方向 前三点式起落架 · 侧视 前轮 + 两主轮(侧视只看到一侧主轮)
减震装置
承力和减震;把着陆冲击变成气体压缩和油液摩擦
轮胎
地面支撑和运动,吸收部分着陆撞击能并摩擦减速
刹车装置
保证刹车时前后机轮受力均匀
前轮转弯机构
按操纵使前轮偏转、控制地面方向

注 · 这四样加起来就是起落架的完整任务:先接住冲击(减震+轮胎),再控制地面运动(刹车+转弯)。后面各 stage 分别展开。

02 三种结构形式

构架式 · 支柱套筒式 · 摇臂式

构架式 支柱套筒式 摇臂式 撑杆 + 减震支柱 铰接成空间支架 + 结构简单、重量轻 + 各杆铰接承受轴向力 - 梳状接头处易裂纹 · 属固定式 内筒 + 外筒 套筒伸缩缓冲 + 结构简单、重量轻 - 水平撞击减震效果差 - 减震支柱受弯矩较大 - 密封装置易磨损 摇臂 机轮通过摇臂悬挂 承力支柱与减震器下端 + 水平撞击减震效果好 + 密封装置磨损均匀 - 结构复杂、重量大 三种结构形式:看「机轮怎样和承力支柱连起来」
结构形式承力方式优点缺点
构架式撑杆和减震支柱铰接成空间支架承力和减震结构简单、重量轻,各杆铰接承受轴向力梳状接头处易裂纹,属固定式
支柱套筒式内筒和外筒组成,套筒伸缩缓冲结构简单、重量轻承受水平撞击减震效果差、减震支柱受弯矩较大、密封装置易磨损
摇臂式机轮通过摇臂悬挂在承力支柱和减震器下端受水平撞击减震效果好、密封装置磨损均匀结构复杂、重量大
构架式
由撑杆和减震支柱铰接成空间支架承力和减震;结构简单、重量轻、各杆铰接承受轴向力、梳状接头处易裂纹,属固定式
支柱套筒式
由内筒和外筒组成;结构简单、重量轻,但承受水平撞击减震效果差、减震支柱受弯矩较大、密封装置易磨损
摇臂式
机轮通过摇臂悬挂在承力支柱和减震器下端;受水平撞击减震效果好、密封装置磨损均匀,但结构复杂、重量大

03 前三点式 vs 后三点式

按重心相对主起落架的位置分

后三点式 前三点式 主起落架 尾轮 重心 × 航向稳定性差 · 易打地转 × 纵向稳定性差 · 易倒立 × 侧向稳定性差 · 易侧翻 × 视野不好 × 着陆需轻三点接地、不易操纵 √ 可在简易机场起降 重心在主起落架之后 前轮 主起落架 重心 √ 方向、纵向、侧向稳定性好 √ 视野好 √ 滑跑起飞阻力小 √ 着陆两点接地、易操纵 重心在主起落架之前 两种配置型式的分界:重心相对主起落架的位置
分类依据
按飞机重心相对主起落架的位置分两种
后三点式
重心在主起落架之后;航向稳定性差、易打地转,纵向稳定性差、易倒立,侧向稳定性差、易侧翻,视野不好;着陆需轻三点接地、不易操纵,可在简易机场起降
前三点式
重心在主起落架之前;方向、纵向、侧向稳定性好,视野好,滑跑起飞阻力小,着陆两点接地、易操纵

样题 · 后三点式飞机着陆滑跑操纵:接地后保持沿跑道中心线,先两点滑跑(仅主轮着地),随速度减小柔和放下尾轮转三点滑跑;滑跑中用方向舵保持方向(舵效随速度减小而减弱),注意修正侧风,必要时配合差动刹车;后三点飞机滑跑易打地转,操纵应柔和,避免急剧刹车和粗猛蹬舵。

04 收放系统

组成 · 正常/应急收放 · 灯光指示

收放系统组成 ① 收放手柄 控制收放 ② 指示和警告 显示状态或提醒放下 ③ 动作筒 提供动力 ④ 位置锁 可靠固定 ⑤ 微动电门 感受是否到位 ⑥ 应急放下装置 正常收放失效时备用放下 手柄发出指令 → 动力执行 → 位置锁锁定 → 电门反馈指示 三张操作卡 正常收起落架 · 起飞离地后核实爬升率 · 手柄拉出或按入并扳到「收上」位 · 核实指示正常 「收上」= 起落架进入收上过程 正常放起落架 · 进近或着陆阶段调整好空速 · 手柄到「放下」位 · 核实指示正常 「放下」= 放下并锁好 应急放起落架 · 正常放下后指示不正常 · 确定不是指示装置故障时 · 按应急程序放下并核实 · 重力放下:断开正常收放机构 · 辅助放下:应急液压或压缩空气瓶 · 放下后核实放下锁定指示(绿灯) 先判「真放不下」再应急 灯光指示(英美制飞机) 3 绿灯(常 3 个)亮 = 相应起落架放下锁好 3 红灯(3 个或 1 个)亮 = 起落架位置与手柄位置不一致 (过渡中或故障不能到位) 红、绿灯全灭 = 收上锁好后 判断顺序: ① 手柄在哪位? ② 灯显示哪个状态? ③ 两者不一致 → 红灯亮 ④ 放下锁好 → 绿灯亮 ⑤ 收上锁好 → 全灭 红灯是「不一致」报警 不是「放不下」报警
组成
收放手柄(控制收放)、指示和警告(显示状态或提醒放下)、动作筒(提供动力)、位置锁(可靠固定)、微动电门(感受是否到位)、应急放下装置
正常收起落架
起飞离地后核实爬升率,将手柄拉出或按入并扳到「收上」位,核实指示正常
正常放起落架
进近或着陆阶段调整好空速,将手柄拉出或按入并扳到「放下」位,核实指示正常
应急放起落架
正常放下后指示不正常,确定不是指示装置故障时,按应急程序放下并核实;应急放基本方法:断开正常收放机构(液压)利用重力使起落架自行放下(重力放下);若无重力放下或需辅助,用应急放下系统(应急液压或压缩空气瓶)放下并锁定;放下后核实放下锁定指示(绿灯)
收放灯光指示
英美制飞机:绿灯(常 3 个)亮 = 相应起落架放下锁好;红灯(3 个或 1 个)亮 = 起落架位置与手柄位置不一致(如过渡中或故障不能到位);收上锁好后红、绿灯全灭

05 刹车系统

减速 · 转弯 · 制动

刹车系统功用 ① 着陆滑跑减速 缩短着陆滑跑距离 ② 控制滑行速度 滑行、转弯时减速 ③ 差动刹车辅助地面转弯 分别刹左右机轮实现小半径转弯 ④ 停留刹车 停机时锁定机轮,防止飞机滑动 四功用:减速 · 转弯 · 制动 两种刹车装置 胶囊式 摩擦接触面大 + 摩擦接触面大、磨损均匀、效率高 - 刹车反应慢、不耐高温、易老化 · 用于小型低速飞机(如运五) 胶囊鼓起压紧制动面 圆盘式(多圆盘) 动盘转 · 静盘不转 不刹车时盘间有间隙 刹车时活塞轴向压紧动、静盘 产生刹车力矩 · 单圆盘式用于小型低速飞机 · 多圆盘式:多个动盘、静盘间隔排列 多盘压紧 = 更多摩擦面 刹车力矩 地面摩擦力增大 滑跑速度减小 一定限度内刹车越重减速越快
功用
减速、转弯、制动;样题补充:①着陆滑跑时减速缩短着陆滑跑距离 ②控制滑行速度(滑行、转弯时减速)③差动刹车辅助地面转弯(分别刹左右机轮实现小半径转弯)④停机时锁定机轮(停留刹车)防止飞机滑动
胶囊式
摩擦接触面大、磨损均匀、效率高,但刹车反应慢、不耐高温、易老化,用于小型低速飞机(如运五)
圆盘式
单圆盘式用于小型低速飞机;多圆盘式由多个动盘、静盘间隔排列,机轮转动时动盘转、静盘不转,不刹车时盘间有间隙,刹车时多个驱动活塞把动、静盘轴向压紧产生刹车力矩
滑跑减速
地面滑跑刹车时,刹车力矩使地面摩擦力增大、滑跑速度减小;一定限度内刹车越重减速越快

06 减震装置与前轮摆振

油气式减震支柱 · 前轮摆振与减摆

油气式减震支柱 · 剖面 外筒上端连机体 内筒下端连机轮(或摇臂) 上部装气 下部装油 带节流孔的隔板 密封装置 内筒(活塞与连杆) 活塞杆 ① 气体压缩吸收撞击动能 ② 延长垂直分速消失时间、减小撞击力 ③ 油液高速流过小孔产生摩擦热 ④ 消耗能量、减弱颠簸 接地后:压缩 → 伸张 → 重复压缩和伸张 前轮摆振(自激振动) 运动轴线 S 形高频摆动 前轮 偶受外力矩偏转后不停摆动 摆振危害 × 加剧前轮磨损和构件疲劳 × 仪表板剧烈抖动 × 滑跑方向难控制 × 严重时轮胎撕裂、支柱折断,造成事故 防摆振两法 ① 双机轮减摆 两个机轮共同抵抗摆振 改变固有振动特性 ② 减摆器 前轮左右偏转振动时 油液来回流过孔道 靠摩擦阻尼耗散摆振能量 高速直线滑跑时跑道不平或操纵原因触发
减震装置
包括轮胎和减震器:轮胎在起降时形成气垫,帮助吸收撞击能量或摩擦热能;减震器吸收着陆撞击动能、减小撞击力,并消耗动能、减弱颠簸
分类
按工作特点分:橡皮式、弹簧式、油液橡皮式、油液弹簧式、全油液与油气式,现代民用飞机多用油气式;橡皮和钢质减震器构造简单、维护方便,在性能要求不高的飞机上广泛采用;随重量和速度增大,着陆撞击动能增大、需吸收能量更多,继续用上述减震器会又大又重,所以现代飞机改用油气式
油气式结构
把减震与受力合为一体,主要由内筒(活塞与连杆)、外筒、密封装置、活塞、活塞杆、带节流孔的隔板等组成;内筒下端连机轮(或摇臂),外筒上端连机体,内腔下部装油、上部装气
工作原理
气体压缩吸收撞击动能,延长垂直分速消失时间、减小撞击力;油液高速流过小孔产生摩擦热,消耗能量、减弱颠簸;接地后分压缩、伸张以及重复压缩和伸张
前轮摆振
高速直线滑跑时,跑道不平或操纵原因使前轮偶受外力矩偏转,前轮绕运动轴线不停摆动,形成 S 形高频自激振动;摆振危害:加剧前轮磨损和构件疲劳,使仪表板剧烈抖动、滑跑方向难控制,严重时轮胎撕裂、支柱折断,造成事故
防摆振
除用双机轮减摆外,还装减摆器,前轮左右偏转振动时迫使油液来回流过孔道,靠摩擦阻尼耗散摆振能量,减弱或制止摆振
前轮转弯操作
样题:低速滑行小半径转弯用前轮转弯手轮(大型机)前轮偏转角较大;起飞着陆高速滑跑主要用方向舵脚蹬,控制偏转角度较小;小飞机还可通过单侧刹车实现滑行转弯