收放式起落架(retractable landing gear)飞机在起降时可收放(在飞行中可收藏于机体内)的起落装置。
简介
起落架装置是飞行器重要的部件之一,具有承力兼操纵性的部件,在飞行器安全起降过程中担负着极其重要的使命。起落架是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必需的支持系统。此系统的工作性能直接影响到飞机的安全性和机动性。
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。主起落架收放形式大致可分为沿翼展方向收放和翼弦方向收放两种。收放位置锁用来把起落架锁定在收上和放下位置,以防止起落架在飞行中自动放下和受到撞击时自动收起。对于收放系统,一般都有位置指示和警告系统。
发展历程
1903年12月17日,人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操纵的重于空气的飞行器成功飞行。这就是
莱特兄弟所制造的“
飞行者一号”。然而在这架飞机上,并没有现代起落架的影子,而是有一对类似滑橇的装置。它用带轮子的小车在滑轨上靠落锤装置弹射辅助起飞。
在1906年上天的Santos-Dumont(山度士·杜蒙)的“飞机-14BIS”上,就有了现代起落架的样子。在采用轮式起落架以后,飞机在地面的移动、起飞前滑跑和着陆性能都有了很大的提高。
然而随着飞机的逐渐成功,飞机设计质量和飞行速度不断增加.提高飞机的起飞和着陆性能,就成为了急需解决的问题之一。
第一次世界大战时的飞机已经有了减震的起落架.这些起落架采用把橡皮绳绕在轴上,并把它们固定在支柱上来进行减震。此时的起落架在着陆减震方面进入了角色。
随着飞行速度的提高.现代飞机的起落架都要求可收放,以减小飞行时的空气阻力。因此,起落架的结构形式也由架构式发展为支柱式和摇臂式。
收放方式
飞行速度大于250km/h时的飞机在飞行中起落架要收起,这样可以大大降低飞机的迎风阻力,改善气动性能以及飞行性能。可收放起落架尽管增加了重量,使飞机的结构设计和使用复杂化了,但提高了飞行时的总效率。起落架的收放运动方式和起落架本身及其收放结构越简单,机翼、机身和起落架舱的承力型式也越简单,起落架要求的收放空间就越小,收放起落架就能得到更多的效益。
1、主起落架收放方式
当主起落架固定在机翼上时,它可以沿展向或弦向收放。
(1)沿展向收起有以下几种方式:
① 机轮往机身方向运动,这种方式常用于机翼根部结构高度可以容纳机轮的情况。 ② 机轮远离机身方向运动,这种方式适合小机轮起落架。当处于收上位置时,质量外移,使飞机的机动性能变坏。这种方式的收放机构也比其他方式要复杂,因此较少使用。
③ 机轮往机身方向运动并将机轮收入机身中,这种方式多用于下单翼飞机,更适合于带小车式的主起落架的收放。
④ 机轮往机身方向运动,将机轮收入机身中并使机轮转向,这种方式用在高速薄机翼飞机上,因为机轮放不进机翼中。由于带了机轮转向机构,其结构较为复杂。
(2)沿弦向方向收起方式有两种:机轮向后运动和机轮向前运动。
2、前、后起落架收放方式
前、后起落架支柱通过机轮的向前和向后运动收入机身中,后支柱经常向后运动收入机身尾部整流罩中。在选择前起落架支柱收放方向时除了要考虑总体布局外,还必须考虑尽量减小飞机重心位置改变的要求。
根据结构分类
梁架式起落架
梁式起落架通常由受力支柱、减震器、扭力臂、支撑杆系、机轮和刹车系统等组成。其主要承力构件是梁(支柱或减震支柱),根据支柱梁的支撑形式不同,可分为简单支柱式、撑杆支柱式、摇臂式和外伸式等多种形式。
简单支柱式起落架
支柱式起落架的主要特点是:减震器与承力支柱合而为一,机轮直接固定在减震器的活塞杆上。减震支柱上端与机翼的连接形式取决于收放要求。对
收放式起落架,撑杆可兼作收放作动筒。扭矩通过扭力臂传递,亦可以通过活塞杆与减震支柱的圆筒内壁采用花键连接来传递。这种形式的起落架构造简单紧凑,易于放收,而且质量较小,是现代飞机上广泛采用的形式之一。
撑杆支柱式起落架
主要构件是减震支柱、扭力臂、机轮、收放作动筒和斜撑杆,与简单支柱式不同的是多了一个或几个斜撑杆。在收放时,撑杆可以作为起落架的收放连杆,有时撑杆本身就是收放作动筒。当受到来自正面水平撞击,减震支柱不能很好地其减震作用,在着陆时,支柱必须承受弯矩,减震支柱的密封装置易受磨损。
摇臂式起落架主要是在支柱下端安有一个摇臂,摇臂的一端支柱和减震器相连,另一端与机轮相连,这种结构多用于前起落架。摇臂改变了起落架的受力状态和承受迎面撞击的性能,提高了再跑道上的适应性,降低了起落架的高度。构造和工艺比较复杂,质量大,机轮离支柱轴线较远,附加弯矩较大,收藏空间大。
外审式起落架
外伸式起落架由外伸支柱、减震器、收放机构、收放作动筒、垂直支柱和机轮等组成。为了增加了轮距,将起落架向外伸出,收起时则收藏于机身内。 由于斜撑杆式的支柱受有很大弯矩,收放机构比较复杂,因此支柱和收放机构质量大。
混合式起落架
混合式起落架由支柱、多根斜撑杆和横梁等构件组成,撑杆铰接在机体结构上,是桁架式和梁架式的混合结构。支柱承受剪切、压缩、弯矩和扭矩等多种载荷,撑杆只承受轴向载荷,撑杆两端固定在支柱和横梁上,既能承受轴向力,又能承受弯矩,因此大大提高了支柱的刚度,避免了摆振现象的发生。
多轮小车式起落架
多轮式起落架由车架、减震支柱、拉杆、阻尼器、轮架和及轮组等组成,一般用于质量大的运输机和客机上,采用多个尺寸小的机轮取代单个大几轮,提高了飞机的漂浮性,减小了收藏空间,在一个轮胎损坏时保证了飞机的安全。
故障迫降记录
1998年9月10日,
中国东方航空一架
MD-11型客机因前起落架无法展开,被迫在上海
虹桥机场迫降。
2005年9月21日,美国
捷蓝航空一架
空客A320型客机因前起落架无法收回机腹内,起落架扭曲90度。被迫在
洛杉矶国际机场迫降。
2007年3月13日,
全日空一架庞巴迪DHC8-Q400型客机因前起落架无法展开,被迫在
高知机场迫降。迫降时未发生着火或爆炸事故。
2007年4月9日,
印度航空一架
空客A310“空中皇宫”客机从中国上海飞往印度
新德里客机因前起落架无法展开,被迫在新德里国际机场迫降。机上所有人员安然无恙。但是机场的两条主要跑道因此受阻,造成大量航班延误。
2009年2月28日,
罗马尼亚喀尔巴阡山航空一架SAAB2000型客机因前起落架无法展开,被迫在
蒂米什瓦拉机场迫降。机上所有人员安然无恙。
2010年1月10日,在美国新泽西纽瓦克国际机场,一架美国联邦航空公司的客机在准备降落时发现右侧主起落架出了故障,无法放下,经过几次失败的尝试后只好迫降,无人员伤亡。