第七章 起落架设计
第一节 概述
一、飞机起落装置的类型
现代飞机大部分在陆上起飞、着陆，也有的在水上或航空母舰上起飞、降落。在陆上起飞着陆时通常使用带机轮的起落架。当要求飞机在雪地上使用时常采用雪橇。为了使飞机同时也能在无雪的地面上使用（如在异地起飞或降落时），装雪橇的飞机常同时装有机轮，视需要可将雪橇和机轮中的某一种装置放下，接地使用。
有些飞机也可在陆上（如有些现代无人驾驶飞机）或在航空母舰上（如舰载飞机）弹射起飞。舰载飞机在航空母舰上降落时一般须使用拦阻装置，如拦阻网或拦阻缆等，强制飞机停止运动。
水上飞机有船身式和浮筒式两种。船身式水上飞机没有专门的起落装置，飞机的起飞和降落、漂浮和锚泊均由作为机身的船身承担。浮筒式水上飞机的起落装置则是连接在机身和机翼下方、用胶布制作后充气的浮筒。有关这些起落装置本书不做介绍，以下将只讨论常用的采用机轮的起落架的有关问题。
二、起落架的功用
起落架是供飞机起飞、着陆时在地面上滑跑、滑行、移动和停放用的。它是飞机的主要部件之一，其工作性能的好坏以及可靠性直接影响飞机的使用和安全。飞机上安装起落架要达到两个目的：一是吸收并耗散飞机着陆垂直速度所产生的动能；二是保证飞机能够自如而又稳定地完成在地面上的各种动作。为了能有效地完成其功能，起落架设计面临着结构设计、机构设计、空气动力性能以及由飞机用途决定和维修人员提出的使用、维修等方面一系列存在有一定矛盾的各种要求。举例来说，在多数情况下飞机起落架整个装置的重量约占全机重量的 "% &’%，占飞机结构重量的 ()% & (’%；而它必须在飞机升空后能收入到对机体结构和飞机阻力影响最小的空间中去。然而，现代飞机速度增大，现代战斗机均要求有近距起落等高性能，一些
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大型运输机比过去重得多（如波音 ""的重量是波音 "" %&’的两倍多），此时就必须采用大的多轮式起落架。同时上述种种原因使起落架的各种装置比过去更为复杂，而使收藏起落架的空间更显紧张。由此可见，设计人员要找到一个能最好地协调各种要求，同时又使结构轻、成本低的设计方案变得越来越困难了。
三、起落架的组成
现代飞机的起落架不单纯只是一个结构，而且是一种相当复杂的机械装置。
它包括减震系统、受力支柱（有时这两者合二为一）、撑杆、机轮、刹车装置和防滑控制系统、收放机构、电气系统、液压系统和其他一些系统和装置。因此起落架设计比起飞机结构设计的其他部件要包含更多的工程专业，是一门跨学科的综合技术。它包括飞机结构、机构和多种系统的设计、制造技术；包括对机场跑道设计和广泛的材料品种（如铝合金、钢、钛、铍、碳和复合材料）的了解和使用；还包括动态测试和信息化处理技术等。对这些技术必须统筹协调，才能取得设计的最佳综合效果。还须注意到，起落架的设计要求、设计技术和应用的材料都在经常变化和发展中，因此起落架的设计变得日益复杂，但这也促进了与起落架有关的各方面科学技术的迅速发展。设计人员必须跟踪了解这些新技术，不断创新，以确保能按新的要求，使用最新的设计程序、设计原理、设计方法（如系统工程、并行工程的设计方法）和新材料，以求得到满意的设计。
第二节 (起落架的设计要求
起落架与飞机机体结构有同样的结构设计要求：即在保证起落架结构的强度、刚度以及预期的安全寿命的前提下重量最小；同时要求起落架使用、维护方便；易于更换、修理；还有空气动力和工艺性、经济性等要求。但必须注意，起落架是由结构、机构和各种系统共同组成的复杂部件，在使用中起落架系统范畴出现的问题比较多，而它与飞机的安全又有很大关系，因此起落架应具有很高的可靠性。起落架处于复杂的疲劳载荷作用下，就其设计准则而言与飞机的机体结构有所不同，就目前看它一般按安全寿命（即疲劳寿命）原理设计，而不按损伤容限原理设计。这主要是由于起落架构件因载荷大而多采用高强或超高强材料，其临界裂纹长度小，从裂纹可检出到断裂之间的裂纹扩展寿命短，在有些部位裂纹的检查电比较困难。因此，目前国内外在进行起落架设计时均按安全寿命设计。由于前述诸原因，过去的起落架寿命一般都大大低于飞机机体结构的寿命，需定期更换。但现在国外都要求并已实现了起落架与机体结构同寿，我国目前也已经或基本能达到这一要求。除上述要求之外，起落架还应满足与其本身功能有关的下列各项要求。
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（）起落架应有良好的减震作用，能吸收飞机着陆时一定量的垂直动能、水平动能和正常的撞击载荷，以减小着陆及高速滑跑时所产生的撞击过载。此外应能很快耗散撞击动能，使飞机在撞击后的跳跃可以很快衰减，平稳下来。在不平的场地上滑跑时，起落架应使飞机不产生太大的颠簸，以免乘员感到不适。
（"）起落架应保证飞机在地面运动时有良好的稳定性、操纵性和适应性。具体而言：应装有转弯、定向装置，飞机起飞、着陆方便，滑行转弯灵活，转弯半径小，滑跑中不易偏向、滚翻或侧翻；在侧风着陆和高速滑行时，飞机不应有倾斜或“在地上打转”等不稳定的倾向；不产生不稳定的前轮摆振，这些与起落架在飞机上的总体布置型式、布置参数以及起落架的某些装置有关。
（）起落架应有良好的刹车性能以减小着陆滑跑距离，缩短所需跑道的长度。同时也要适当考虑在起飞滑跑前加大推力时能先刹住飞机。刹车装置必须有效可靠，最大允许刹车力与跑道表面粗糙度有关，故两者要相匹配。舰载飞机由于在甲板跑道上着舰时有拦截网或拦阻缆强制飞机停止，所以起落架上无须装强有力的刹车装置。
（）“漂浮性”要求。轮胎的充气压力和起落架的构形应当根据飞机预定使用的机场跑道面的承载能力进行选择。例如机场是很平坦的混凝土，还是松软的泥地等，以便飞机能在预定的机场上顺利通过。
（%）起落架与飞机机体结构的连接应合理、可靠。同时应便于在飞行时收藏于机体内，以减小飞行阻力，提高飞机的性能。因而起落架应有较小的体积和可靠的收放机构、锁定装置、信号装置以及前轮纠偏装置等。
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