Y12F型飞机起落架结构设计_第2章起落架总体布局研究
飞机结构与系统(起落架系统)课件
03
起落架系统的关键技术与设计
起落架的材料与制造工艺
要点一
总结词
起落架材料需具备高强度、耐腐蚀、轻质等特点，常用的 材料包括铝合金、钛合金和复合材料等。制造工艺涉及精 密铸造、机械加工、焊接和复合材料成型等多种技术。
Hale Waihona Puke 要点二详细描述起落架是飞机的重要承力结构，需要承受飞机的重量和着 陆时的冲击载荷，因此要求材料具备高强度和耐腐蚀性。 铝合金、钛合金和复合材料等是目前广泛应用的起落架材 料。在制造过程中，精密铸造和机械加工技术用于形成复 杂形状的起落架部件，焊接技术用于将各个部件连接在一 起，而复合材料成型技术则用于制造复合材料起落架。
起落架系统的分类
01
02
03
按收放方式
前三点式起落架、后三点 式起落架。
按支柱结构
构架式起落架、支柱式起 落架。
按轮组布置
单轮式起落架、多轮式起 落架。
02
起落架系统的工作原理
起落架的收放
正常收起
当飞机准备起飞时，起落架通过液压 作动筒和机械连杆等机构，从机翼下 伸出到机腹下，支撑着飞机并承受着 飞机的重量。
起落架的疲劳寿命分析
总结词
考虑到飞机起落架承受循环载荷的特点，疲劳寿命分析是评估起落架可靠性的重要环节 。通过疲劳试验和损伤容限分析等方法，可以预测起落架的使用寿命并制定相应的维护
策略。
详细描述
飞机起落架在服役期间会承受大量的循环载荷，这种载荷会导致起落架材料的疲劳损伤 。为了评估起落架的可靠性，疲劳寿命分析是必不可少的环节。通过疲劳试验和损伤容 限分析等方法，可以了解起落架在不同循环载荷下的性能退化规律，预测其使用寿命，
起落架的刹车与滑行
飞机前起落架结构设计
飞机前起落架结构设计8．7前起落架的设计特点为了保证飞机在地面运动时有足够的滑跑稳定性，前轮应能绕支柱轴线自由定向旋转，因此在设计时要附加某些装置．一、前轮的自由定向及偏转操纵装置由于飞机在地面运动时要求灵活稳定，当飞机受到侧向力(如侧风、单边主轮受撞击等)而使机头偏向时，前轮应能自动转回原方向，并使飞机也e9较方便地转回原方向滑跑，面不致越偏越大，这是地面方向稳定性对前轮的要求．即便是方向稳定性好的前三点配置形式，如果将前轮固定死，则前轮处的摩擦力也将产生一定的不稳定力矩，使机头有越偏越大的趋势(图8．37)。
另外，地面滑行刹车转弯时(如刹住一侧主轮)也需前轮能自由<，转以减小转弯半径。
因而现代飞机的前轮都不固定锁死，而有一定的偏转自由度，其最大值已。
由所需的最小转弯半径来定，即一般已，＝~50’。
此外，为使前轮能自动转回飞机的前进方向，这就须将前轮放在支柱轴线后一定的距离“广(称为稳定距)处，这样，万一出现偏向，也会很快复原(参见图8．39)．稳定距“广大一些则稳定性好，但对起落架受力不利，一般取，二e．1一o．4D(D为前轮直径)。
为了增大飞机地面运动的灵活性以保证矗小转弯半径，有的飞机，特别是大型旅客机，还装有使前轮偏转的操纵机构(如图8．38所示)。
二、前轮的减摆装置当前起落架没有采用合适的减撰措施时前轮可能会出现摆振，即飞机在地面滑跑到一定速度时，能自由偏转的机轮和支柱的弹性振动与轮面的转动交织在一起，出现一种剧烈的僻摆振动，它会引起机头强烈摇晃，这种现象称为前轮摆振。
振动可能越来越厉害，直至支柱折断，轮胎撕裂，在很短的时间内酿成严重事故。
产生前轮摆振的原因是由于机轮(连带支柱)是一个弹性体．当偶然受到外力千扰时(如跑道不平、侧风、操纵不当等)使机轮偏离前进轴线一个距离^。
(图8．39)。
这时轮面倾斜，轮胎接地部分的形状变成弯腰形。
当飞机继续前进时，机轮将一边《9转"角；同时由于弹性恢复力的作用，一边向前进轴线靠近(减小^)．当达到^二o，"二Jo时，由于惯性关系，在继续往前滚时又出现了一^，同时就又出现了弹性恢复力，而轮胎接地部分变成反的弯腰形，这样就使得A反向增大，到一厶后又开始减小。
起落架介绍(含简要力学分析)
一、起落架的发展和概述（一）、起落架的发展演变在过去，由于飞机的飞行速度低，对飞机气动外形的要求不十分严格，因此飞机的起落架都由固定的支架和机轮组成，这样对制造来说不需要有很高的技术。
当飞机在空中飞行时，起落架仍然暴露在机身之外。
随着飞机飞行速度的不断提高，飞机很快就跨越了音速的障碍，由于飞行的阻力随着飞行速度的增加而急剧增加，这时，暴露在外的起落架就严重影响了飞机的气动性能，阻碍了飞行速度的进一步提高。
因此，人们便设计出了可收放的起落架，当飞机在空中飞行时就将起落架收到机翼或机身之内，以获得良好的气动性能，飞机着陆时再将起落架放下来。
然而，有得必有失，这样做的不足之处是由于起落架增加了复杂的收放系统，使得飞机的总重增加。
但总的说来是得大于失，因此现代飞机不论是军用飞机还是民航飞机，它们的起落架绝大部分都是可以收放的，只有一小部分超轻型飞机仍然采用固定形式的起落架（如农-5飞机）。
（二）、 起落架的概述起落架是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必须的支撑系统，是飞机的重要部件之一，其工作性能的好坏及可靠性直接影响飞机的使用和安全。
通常起落架的质量月占飞机正常起飞总重量的4%—6%，占结构质量的10%—15%。
飞机上安装起落架要达到两个目的：一是吸收并耗散飞机与地面的冲击能量和飞机水平能力；二是保证飞机能够自如二又稳定地完成在地面上的各种动作。
为适应飞机在起飞、着陆滑跑和地面滑行的过程中支撑飞机重力，同时吸收飞机在滑行和着陆时震动和冲击载荷，并且承受相应的载荷，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。
起落架图解
줈 起落架的载荷情况多 줈 需要作机构运动 줈 要从受力要求的观点和机构运动要求的观 1. 点来分析起落架的构造 Ⅰ.起落架的功用和对起落架的主要要求
1-1.1起落架的功用
承受当飞机与地面接触时产生的静、动载荷，防止飞机结构发生破坏 消耗飞机着陆撞击和在不平跑道上滑行时所吸收的能量，防止飞机发生振动。 当飞机着陆后，为了缩短滑行距离，吸收和消耗飞机前进运动的大部分动能。
起落架应该具有尽可能小的外形尺寸(迎风阻力就更(对一些起落架形式是起飞角)；通过改变支承系统 的高度能方便运输机的装载和卸载；寿命要长，易维护修理；
减小起落架的重量
1-2.1起落架的配置形式
单主轮式 后三点式
四点式 自行车式 前三点式 多支点式
图1.2 起落架的配置型式 1-2.2后三点式起落架
二、地面滑行情况
按规范规定的跑道剖面进行动态分析，并按所得到的载荷进行设计。
三、地面操纵情况
(1) 静态操纵载荷和 地面停放载荷
(2) 停放载荷
图1.8 静态操纵载荷
起落架的设计准则
主要载荷是动载荷 伴随着机轮的旋转、刹车、减震器的弹性伸缩将出现各种振动 多次起落重复载荷 着重考虑起落架疲劳损伤、断裂破坏和安全使用寿命 起落架的安全使用寿命应与飞机的安全使用寿命相匹配，通常取起落架试验 寿命的1/4~1/6 起落架的设计准则： 国内外都采用安全寿命（即疲劳寿命）设计，一般不按损伤容限设计 主要原因：由于起落架构件因载荷大而多采用高强度或超高强度材料，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，而有些部位裂 纹的检查比较困难
在大速度着陆时飞机容易发生翻倒现象 当着陆速度偏大时,如果仅是主轮着陆，很难避免飞机拉飘，因此，着陆过程 很复杂，若同时三点着陆，则需要飞行员训练有素。着陆时前视界较差也增加了 着陆难度 航向稳定性差 如果采用喷气式发动机取代活塞式发动机，尾喷管的尾流易损伤跑道；
Y12F
哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
安全可靠
用途广泛
Y12F飞机是新一代中、短程支线客/货运输飞机，是在现有Y12 系列飞机成熟技术的基础上，继承其布局特点，适当采用当代成熟 的先进技术而发展改进的中短程次支线飞机。 在Y12F飞机设计的初始阶段，充分考虑航空公司的多种装载需 要，客运可乘坐19名旅客并满足散货装载，货运可装置3个LD3集装 箱，为用户提供低成本飞机。稍做改装可用于海洋监测、航测航拍、 遥感和物探等长航时通航作业，也可用于军用VIP、士兵/军用物资 运输、空投空降等用途。
高密度军用运输型：25座简易座椅
货运型：可装载3个标准LD3集装箱
同类机型中竞争优势
市场价格低 商载重量比高 满油与满载航程长 巡航速度大 使用成本低
21世纪的中国天空，将是我们共同的舞台。哈飞 集团的宗旨是:为用户提供高安全、高可靠、低成本的 飞机。 灵活的使用方式，低廉的使用维护成本，在任何 时候，您可随时签发抵达目的地的航班，Y12F新一代 飞机可为您带来最大的商业利益。
长寿命的机体结构
机体材料： 机体材料 主结构选用高强度铝合金材料 复合材料用量占全机的7~10% 防火墙使用不锈钢或钛合金制造 机体寿命：50000飞行小时/60000起落 机体寿命 翻修间隔(TBO)：6000飞行小时 翻修间隔
系统配置
起落架 动力装置 发动机操纵 燃油系统 滑油系统 液压系统 操纵系统 电气系统 通讯导航系统 自然通风系统 客舱加温系统 防火/灭火系统 照明系统 空速/静压系统 除防冰系统（选装） 空调系统（选装） 自动驾驶仪（选装） 内设系统
可靠、 可靠、高效的设计保障
可靠性
出勤率不小于99%。
维修性
起落架机构设计
起落架机构设计
起落架机构设计是指设计飞机的起落架系统，包括起落架的结构、材料、传动装置等。
起落架机构设计的目标是实现飞机在起飞、着陆和地面运动时的安全、稳定和可靠性。
起落架机构设计的主要考虑因素包括以下几个方面：
1. 强度和刚度：起落架机构需要具备足够的强度和刚度，以承受飞机在起飞、着陆和地面运动过程中的重力和冲击载荷。
起落架机构需要通过结构设计和材料选择来满足这一要求。
2. 减震性能：起落架机构需要具备一定的减震性能，以减少飞机在着陆时的冲击力和振动。
减震性能主要通过减震装置来实现，包括弹簧、减震器等。
3. 操纵性能：起落架机构需要具备良好的操纵性能，以实现起落架的伸缩、收放和锁定等操作。
操纵性能主要通过传动装置来实现，包括液压系统、电动系统等。
4. 可维护性：起落架机构需要具备方便维护和更换的特点，以提高飞机的可用性和降低维护成本。
可维护性可以通过设计易于拆卸和安装的部件、提供快速检修和更换的接口等来实现。
5. 重量和空间：起落架机构需要尽可能减少自身的重量和占用空间，以提高飞机的有效载荷和燃油经济性。
重量和空间的优化可以通过结构设计、材料选择和紧凑型设计等来实现。
最近，随着新材料和数字化技术的发展，起落架机构设计也受到了一些新的影响。
例如，采用轻型复合材料可以减轻起落架的重量，提高飞机性能。
而数字化技术可以应用于起落架机构的模拟和仿真，以加快设计和优化过程。
起落架系统--飞机结构与系统-图文
减
充
气体反抗压缩变形能
滑行时飞机颠簸严 重；
油气减震装置油气量充灌标
❖ 油量充灌标准
准
减震支柱完全压缩时，油液与充气 口平齐；
❖ 气压充灌标准
按照起落架充气勤务曲线进行充气 ；
油气减震装置的维护
❖ 减震器充灌程序：
顶起飞机，伸出减震支柱；
放气，取下充气活门；
灌入规定油液，直到与充油口上部齐平；
❖ 紧固并锁定试验前安装的设备
安124运输机起落架
起落架结构形式
构架式起落架
❖ 构造较简单，重量较轻
承力构架中减震支柱及其它杆件相互铰 接，只承受轴向力，不承受弯矩
❖ 起落架外形尺寸大，很难收入飞机内部
撑杆
减震支柱 机轮
支柱套筒起落架
❖ 结构特点：减震支柱由套筒、活塞杆构成 ❖ 形式：张臂式、撑杆式 ❖ 优点：体积小，易收放 ❖ 缺点：不能很好地吸收水平撞击载荷
过程是介于等温和
绝热过程间的多变
过程；
P2
0 V1
V2 V
减震器工作特性分析
❖ 气体工作特性 ：
减震器工作过程中 ，气体压缩、膨胀 过程是介于等温和 绝热过程间的多变 过程；
气体压力与减震器 压缩量的关系曲线 如右图所示：
P Pmax
0
Smax S
减震器工作特性分析
❖ 液体工作特性 P
：
液体通过阻尼孔时 ，产生与减震器压 缩、膨胀方向相反 的的阻尼力，该阻 尼力与压缩量的关 系如右图所示：
❖ 经若干压缩和伸张行程，全部撞击 动能被耗散，飞机很快平稳下来！
飞机减震过程的能量转换
❖ 压缩行程
飞机接地前的位能 飞机接地撞击动能
机械设计学 飞机起落架
机制班
一、机翼与机身对接处结构特点 1、机翼和机身连接处结构配置 按机翼相对机身上下位
置的不同有下列几种结构配 置：
机翼机身连接配置 中单翼 不贯穿机身
上、下单翼
贯穿机身
民机机翼和机身连接处结构的特点
民机机翼和机身连接处结构的特点 民机机翼机身的连接配置：一般采用中翼穿过机身连接。 机翼机身的连接方式：机翼的翼梁和机身隔框的下半部分 是一个整体结构。 载荷的传递：机身隔框将机翼传入的剪力，不对称弯矩传 给机身壳体。
前起落架的 约束条件 1)轴承能够 提供除 Mz 以外的所有 约束； 2)挡块只能 提供x方向向 后的约束。 前起落架所 受的载荷
集中力 Py、 Pz、Px
Py的传递与平衡
前起落架载荷作用下机身结构受力分析
衡；
力矩Mx通过轴 承上的集中力 Pzh/b 与剪流qMt
当平尾置于垂直尾翼上时
垂直尾翼的垂直载荷传递到加
强框，由加强框将载荷传给机 身蒙皮 垂直尾翼上载荷通过各种 途径传到机身壳体蒙皮中，以
蒙皮中剪流形式向机身中部传
递，达到全机受力平衡。
三、前起落架载荷作用下机身结构受力分析 前机身的结构
前起落架的布置
设备舱 驾驶舱
挡块 起落架舱 电瓶舱
前起落架载荷作用下机身结构受力分析
上图为：中翼贯穿机身连接图 右图为：机翼机身隔框连接方式
民机机翼和机身连接处结构的特点
弯矩对隔框的作用效 果：地板梁越厚对隔 框产生的载荷越大 龙骨架：中央翼盒中 段下方的纵梁或盒形 结构
二、机身与垂直尾翼连接处结构特点
水平加强板
加强框上中 的剪流平衡 弯矩Mx的平衡 剪力P的平衡
当平尾置于垂直尾翼上时
飞机结构与系统：2-1 起落架的型式
第2章起落架系统(LANDING GEAR SYSTEM)地面支撑飞机保证飞机地面灵活运动减小着陆撞击力减小飞机地面运动颠簸起落架收放飞机起落架的型式起落架减震与收放系统起落架刹车系统A330－300后三点式：重心在主轮之后前三点式：重心在主轮之前多点式：前三点式增加一或两个机身主起落架 自行车式：重心在前后主轮之间，有翼尖支撑轮后三点式前三点式自行车式后三点式起落架后三点式起落架特点:重量轻可在简易机场起降 机头高起、降时视野不好 稳定性差前三点式起落架前三点起落架的特点:起降视野好稳定性好，可采用高效刹车，可以用于高速起降的飞机可以安装喷气发动机起飞滑跑阻力小两点着陆易控制2.1.1起落架的配置型式 减小起落架对跑道的冲击力和分散过大的结构集中载荷 同时便于起落架的收放多点式起落架 四点式五点式自行车式起落架自行车式起落架的特点:起飞抬头较困难地面转弯较难主起落架便于收入机身支柱套筒式小车式构架式结构简单，重量轻不能收放支柱套筒式结构简单，重量轻，较可靠受水平撞击时，减震效果差、密封装置磨损不均减震性好密封装置磨损均匀结构较复杂，可靠性相对较差小车式降低了机轮对跑道的冲击力干线机用1.减震支柱2.扭力臂3.阻力撑杆4.稳定减震器5.收放机构6.刹车平衡装置7.轮架翻转机构8.机轮前轮的稳定距：前轮接地点到偏转轴线的垂直距离。
目的：保证前轮偏转稳定性与灵活性。
前轮中立机构功用：¾离地时回中立以便收轮入舱¾放下时中立接地前轮转弯系统：①机械式：地面时，脚蹬与前轮转弯机构相关连；离地后,(通常)脚蹬与转弯机构脱开。
②液压式前轮转弯型式单动作筒式双动作筒式操纵控制转弯手轮脚蹬实现地面转弯方法：主轮单刹车不对称功率前轮转弯机构（基本转弯方法）前轮转弯操纵三种工作状态：滑行手操纵状态：小速度转大弯；滑跑脚操纵状态：大速度修正方向；自由定位状态：液压断开，前轮自由偏转（地面拖飞机，离地后中立机构使前轮回中立）。
飞机结构及起落架演示文稿
对多液压源的飞机，则通常由备用液 压系统供压，当备用液压系统也无压力时， 压力电门接通警告信号的同时接通电动油 泵供压。
停机刹车
停机刹车指飞机停放或发动机地面 工作时，刹住机轮以防止飞机滑动的刹 车方式。
面运动时的撞击和颠簸能量； ➢ 完成在起飞和着陆滑跑、地面滑行和移
动时飞机在地面上的运动任务； ➢ 滑跑和滑行以及地面停放时的制动； ➢ 空中飞行时的收放。
4.6.1(3)
起落架的主要组成部分
通常起落架由承力结构(支柱等)、 带充气轮胎的机轮、减震器、刹车及 转弯操纵机构、减摆器、收放机构等 装置组成。
飞机结构及起落架演示 文稿
4.6.1(1)
4.6.1 起落架的功用及其组成
起落架
起落架是供飞机在起降滑跑、 地面滑行、停放和移动时支持飞 机重量、承受相应载荷、吸收和 消耗着陆时的撞击能量的装置。
影片
4.6.1(2)
起落架的主要功能
➢ 在地面时支撑飞机； ➢ 承受、吸收并消耗飞机在着陆以及在地
摇臂式起落架(2)
摇臂式起落架的减震支柱只承受轴向力， 因而密封性能好，另外吸收来自正面的水平撞 击的性能也好，故在高速飞机上得到了广泛的 应用。
摇臂式起落架的 缺点是构造复杂，重 量较大，接头较多且 受力较大，因此它在 使用过程中的磨损亦 较大。
4.6.2.3
4.6.2.3 起落架的收放型式
起落架的收放型式有两种：
正常与防滞刹车
正常刹车指驾驶员进行人工刹车。 防滞刹车指的是既保证最高刹车效率又 防止机轮卡滞的刹车方式。 正常刹车的压力由驾驶员踩刹车的轻重 决定，压力太小刹车效率低，压力太大又可 能出现机轮卡滞(即发生拖胎)，严重时会导致 爆胎。因此现代飞机都装有刹车自动调节器 (即防滞装置)，当机轮出现卡滞时自动解除 (或降低)刹车压力。 正常与防滞刹车就是人工刹车与防滞装 置两部分工作的结合。
飞机起落架的设计分析
［键入公司名称］［键入文档标题］［键入文档副标题］【键入作者姓名］姓名：龙玉起落架的结构，布置型式，疲劳强度研究，动力学研究，设计与分析目录一.引言.......................................................... ...................... ..2二.起落架结构概述..........................................................• 21 •结构 (2)① .承力支柱0 减震洋..........W-②■收放系统③•机轮和刹车系统............................................................................. .. (2)④^ 转弯系统............................................................................... ............... .2.33. 类............................................................................... ................. ・・4三.起落架研究现状与发展趋势 (4)（一）疲劳破坏的相似规律..................................................................... •51■硬劳强度的统计估算法............................................................................ .52.起落架结构材料疲劳破坏相似规律的研究 (5)（二）. 起落架动力学的分析方法 (6)（三）. 起落架设计 .................................................................................. .61.主起落架长度与防翻角的关系............... ・ .................................................. .62.主起落架长度与尾座角的关系............... ・ .................................................. .63.主起落架长度与侧翻角的关系............... ・ .................................................. .6（四）•发展趋势 .................................................................................... .8四总结.......................... . ..............................飞机起落架的设计分析一•引言起落架是航空器下部用于起飞降落以及滑行时支撑航空器并用于移动的附件装置。
起落架位置布置
起落架布置
南京航空航天大学
余雄庆
概念设计流程
机轮布置
机轮布置取决于跑道承载限制，典型的布置方式如下：
轮胎类型
• 低压轮胎(Ⅲ型)
– 通用航空飞机，如Cessna飞机系列。
• 超高压轮胎(Ⅶ型)
– 运输机（如B737)、军用机、涡桨飞机等。
• 超高压低断面轮胎(Ⅷ型)
– 适用高速起飞。
跑道的分类和等级
• 跑道类型
– 柔性道面（沥青或柏油）
安装
着陆 安装
确定起落架几何参数的一般准则
防后倒立角（Overturning Angle） • 定义：见图。 • 准则：
– 为防止飞机在起飞和着陆过 程中发生尾部倒立事故，重 心线应在主轮接地点之前， 即 角不能过小。 – 过大会造成前轮载荷过大， 起飞时抬前轮困难，致使起 飞滑跑距离延长。
0.07 0.05 0.08 0.07
单发螺 旋浆飞 机
1,600 2,400 3,800
15 x 6 17 x 6 16.5 x 6
0.80 0.84 0.84
1 1 1
15 x 6 12.5 x 5 14 xx5
落架载荷 Pn －前起落架载荷
Dt－轮胎直径（英寸）
前起落架
Dt x bt in. x in. Pn/Wto 轮 胎 数 1 2 2 2
喷气 公务机
12,000 23,000 39,000 68,000
起落架机构设计
起落架机构设计起落架是飞机的重要组成部分，用于支撑飞机在地面上行驶和起飞、降落时的着陆冲击。
起落架机构设计的主要目标是保证飞机在各种复杂的地面和飞行条件下的安全运行。
一、起落架的分类根据机身位置和构造形式，起落架可以分为前起落架、主起落架和尾起落架。
前起落架位于机头，主要用于支撑飞机的前部；主起落架位于机翼下方，主要用于支撑飞机的重量；尾起落架位于机尾，主要用于支撑飞机在地面上的稳定性。
二、起落架机构的设计要求1. 强度和刚度：起落架需要承受来自飞机重量、飞行动力和着陆冲击的巨大力量，因此必须具备足够的强度和刚度，以确保飞机在各种工况下的安全运行。
2. 减震和缓冲：起落架机构设计需要考虑减震和缓冲的功能，以吸收着陆冲击和减少对飞机结构的影响。
常见的减震装置包括液压减震器、弹性支撑和减震橡胶等。
3. 可靠性和耐久性：起落架是飞机的重要部件，需要具备良好的可靠性和耐久性，以确保长时间的使用和多次的起降操作。
设计中应考虑材料的选择、连接方式的设计以及防腐蚀和防冻的措施。
4. 转弯和收放机构：起落架机构设计中，转弯和收放机构是关键的部分。
转弯机构用于实现飞机转弯时的方向控制，收放机构用于实现起落架的伸缩操作。
这些机构需要具备灵活、稳定和可靠的特点。
5. 自动控制和指示：现代飞机起落架机构设计中，通常配备了自动控制和指示系统，以实现起落架的自动化操作和状态监测。
这些系统包括起落架传感器、液压控制阀和电子控制单元等。
三、起落架机构的发展趋势随着航空技术的不断发展和飞机性能的提升，起落架机构也在不断创新和改进。
未来起落架机构设计的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 轻量化设计：为了提高飞机的性能和燃油效率，起落架机构设计将趋向轻量化，采用高强度轻质材料和新型结构设计，以减少起落架的重量。
2. 智能化控制：随着航空电子技术的发展，起落架机构设计将趋向智能化，通过传感器和控制系统实现起落架的自动控制和状态监测，提高飞机的安全性和可靠性。
飞机结构与系统(起落架系统)课件
04
飞机起落架系统的发展趋 势
轻量化设计
总结词
随着航空工业的发展，轻量化设计已成 为飞机起落架系统的重要趋势。
VS
详细描述
轻量化设计有助于减少飞机重量，降低油 耗，提高飞行效率。起落架系统作为飞机 的重要部分，其轻量化设计对于整个飞机 的性能提升具有重要意义。目前，采用先 进的材料和结构设计技术是实现起落架系 统轻量化的主要手段。
起落架的刹车原理
起落架的刹车系统用于在飞机着陆后减速和停机。
刹车系统通常由多组刹车盘组成，当飞行员踩下刹车踏板时，液压系统会向刹车盘施加压力，使刹车 盘与跑道产生摩擦力，从而使飞机减速。为了提高制动效果，现代飞机还配备了反推装置，通过改变 发动机气流方向来产生反向推力。
起落架的转向原理
起落架的转向系统使飞机能够在滑行道和跑道上灵活转向。
详细描述
绿色环保设计主要表现在对材料的选择和回 收再利用上。采用可再生、可回收材料，减 少对环境的污染，同时降低能源消耗，是起 落架系统未来的重要发展方向。此外，减少 飞机起降过程中的噪音和排放也是绿色环保 设计的重要内容。
05
飞机起落架系统的应用实 例
波音737起落架系统应用实例
波音737起落架系统采用了液压刹车和防滑装置，以确保在各种系统的各项功能 进行测试，确保其正常工 作并符合适航要求。
起落架系统的故障排除
故障诊断
通过分析飞行数据和检查系统部 件，确定起落架系统故障的原因
。
修复与更换
对故障部件进行修复或更换，以恢 复起落架系统的正常功能。
测试与验证
在完成修复后，对起落架系统进行 测试和验证，确保其性能达到预期 标准。
空客A320起落架系统还包括了 自动展开装置，可在着陆时自 动展开起落架，提高着陆稳定 性。
毕业设计论文飞机前起落架机构设计论文
1.引言起落架是供飞机起飞、着陆时在地面上滑跑、滑行停放用的。
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。
具体说，起落架主要功用有：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。
为了有效地完成起功能，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的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占全机重量的3%~5%，占飞机结构重量的10%~15%；而它必须在飞机升空后能收入到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离起落等高性能；一些大型运输机比过去重的多（如波音-747的重量是波音-707-320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，而使其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。
现代飞机起落架是由结构、机构和各种系统共同组成的复杂机械装置，包括减震系统、受力支柱、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。
因此起落架设计比飞机结构设计的其他部件要包含更多的工程专业。
起落架材料的发展状况，欧美国家起落架选用300M和35NCD16低合金超高强度钢整体锻件结构加工工艺，零件外形加工后进行真空热处理或可控气氛热处理。
材料利用率只有12.5%-25.0%。
俄罗斯起落架选用30CrMnSiNi2A（真空冶炼）低合金超高强度钢锻件焊接结构加工工艺，主要受力构件采用高压真空电子束焊焊接，焊后进行热处理（空气炉加热+盐浴炉淬火）。
目前，新型的高强度、高韧性和高腐蚀抗力的改进型镍-钴低碳合金钢已开始在舰载飞机起落架上应用，最典型的材料是AerMet100和AF100，此类材料除具有优异的综合力学性能外，还具有优良的疲劳性能和焊接性能，可替代现在使用的起落架结构材料300M和4340钢等。
基于迭代算法的直升机起落架总体布局参数设计
基于迭代算法的直升机起落架总体布局参数设计杨俊;黄钦儿;贾玉红【摘要】应用反复迭代的思想，建立了一套起落架总体布局参数的设计方法，并在已有型号进行了设计验证。
验证结果表明了设计方法的有效性。
%This paper provided with a procedure to design the General Layout parameters of helicop-ter Landing gears using Iterative algorithm. To verify the procedure, compared the design values with the original ones. The corresponding result proved the methods.【期刊名称】《直升机技术》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P12-16)【关键词】起落架;总体布局;迭代算法【作者】杨俊;黄钦儿;贾玉红【作者单位】中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001;中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001;北京航空航天大学，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】V226直升机起落架一般有前三点、后三点、滑撬式三种型式。
合理的起落架型式及总体布局对直升机的起落安全起着十分重要的作用。
起落架的型式因直升机吨位、功能不同而选择不同，其总体布局的各参数设计更是充满矛盾。
已有的文献均着重于从某一方面来论述某单一参数的确定原则，而没有考虑其它参数的限制。
对于整个起落架，没有一个系统的总体布局方法。
本文用反复迭代的思想，建立一套起落架总体布局参数的工程方法，并在已有型号的直升机上进行起落架设计验证。
前三点式起落架，承载能力强，较适合于运输直升机及相关衍生机型，特别是需要在尾部开舱门的直升机[1]。
如SA321“超黄蜂”、EH101等直升机即采用此构形。
由于前起落架布置在机身驾驶舱下部，不利于再在机腹安装机炮等攻击设备以及雷达等搜索/侦查设备；坠机后前起落架不能吸收足够多的撞击能量，且前起支柱易于戳穿驾驶舱地板对飞行员造成伤害，抗坠毁性差。
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=10.5+10.5 =21kN 承受最大总载荷的25.4%
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步骤8：初步选择轮胎。 主起落架分为左、右主起落架，每个主起落架有一个支柱，每个支柱装一个 轮胎；前起落架有一个支柱，该支柱上装两个轮胎。
襟翼 图 2-2 主起侧向位置影响因素
其他
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第 2 章 起落架总体布局研究
步骤1：确定该型飞行器平均气动力弦 MAC位置。 由机翼外形计算出飞机平均气动力弦 MAC，平均气动力弦 MAC的确定由总 体气动设计人员提供 步骤2：飞机重心在前限及后限位置。 该极限由飞机总体部门提供 参考基准面„„„„„„机头前 1.000m（3.28ft）处垂直于飞机纵轴的平面 后重心限制„„„„„„„„„„„„全重量基准面后 8.007m（ 26.27 ft） 前重心限制„„„„„„„ 4800 kg(10582 lb) 或以下时的前重心在基准面后 7.551m(24.774ft) ；直线变化到 6200 kg(13668 lb) 时的基准面之后的 7.613m(24.977ft ） ；直线变化到 8400 kg(18520 lb) 时的基准面之后的 7.800m(25.591ft) 。 平均气动力弦长度„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.074 m(8.871 ft) 平均气动力弦前缘位置„„„„„„„„„„„„„„ 7.281 m（23.888 ft） 重心限制详见图 2-3。
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第 3 章 起落架总体方案分析与确定
第 3 章 起落架总体方案分析与确定
3.1 引言
本章是在第二章的基础上进行进一步的细化设计及工程计算。在第二章未 考虑起落架空间几何，收放形式，上下位锁，作动形式，结构尺寸，缓冲性能， 刹车及地面操纵性能等问题的情况下，本章主要对结构尺寸、缓冲性能和刹车 三个方面进行具体分析和详细设计。 起落架结构尺寸设计是与起落架各种功能密切相关的，例如起落架主支柱 外筒设计，其直径是与缓冲器有直接关系的。支柱外径尺寸由乘以一定系数确 定，而主支柱缓冲器内径可通过计算缓冲器压气面积得到。
图 3-1 缓冲器的效率
3.3 缓冲系统参数初步设计
3.3.1 缓冲器设计要求
1）缓冲装置（缓冲器、轮胎）在设计过程中，应当留有 10 ％的行程余量
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(2)起落架安装要求 前起落架固定在机身加强框上，向前收起到机身中； 主起落架固定在机身加强框上，沿展向向内收起，机轮收入机体内； 主起落架放下状态时，机轮平面平行于航向； 收起状态时，机轮收入机身内，最大限度利用了机体空间。 (3)着陆要求 飞行器的接地速度：水平速度：146km/h，下沉速度 <3m/s。
2.2 飞行器总体参数及起落架设计要求
起落架总体布局设计与飞行器总体参数，结构总体布置有密切关系，且与 任务包线，功能参数密不可分。本文需求总体参数由飞行器总体设计给出。 1）技术指标 (1)起落架系统总质量不大于 330kg； (2)起落架系统满足飞行器着陆要求； (3)着陆过载：不大于 4； 2）设计条件 (1)飞机最大起飞重量 8400kg，最大着陆重量 8000kg； (2)飞行器平均气动力弦 MAC：2.074m； (3)前起落架安装点坐标为（ 2813， 0， -854） ， ； (4)主起落架安装点坐标（ 8326.7，±1232.7， -865） ； (5)前主轮距： 5750mm，主轮距： 3200mm； 3）起落架总体设计要求 (1)起落架的基本布局要求 起落架采用可收放的前三点式布局形式。
3.2 缓冲器类型
飞机起落架缓冲器主要有固体弹簧缓冲器和流体弹簧缓冲器两种基本类 型，固体弹簧缓冲器分为钢制或橡胶制固体弹簧缓冲器，流体弹簧缓冲器分为 使用气体或油液、或者油气混合的流体弹簧缓冲器，油气式缓冲器是现代飞机 的主流选型。油气缓冲器相比其它类型缓冲器具有一些显著的优点，如具有良 好的性能、良好的反弹阻尼及停机压缩比、高的下沉速度承载能力等 [21]。图 3-1 对不同型式的缓冲器的效率和相应的重量做了比较。
图 2-1 方案设计步骤
2.3.2 起落架站位
起落架站位设计是起落架初步设计中的重中之重。其设计和合理性决定了 飞机在使用中的各项性能及使用寿命。同时起落架站位设计还与飞机自身特点 密切相关，因此站位设计由飞机总体设计人员提供 [19,20]。如图 2-2 所示。
发动机短舱 副翼 螺旋桨
主起落架的 侧向位置
表 2-1 轮胎参数 轮胎规格 mm 前轮 主轮 360*130-120 700*230-300 in 5.00-5 9.25-12 层 额定载荷 级 10 12 kg 970 4014 额定值 充气压力 MPa 0.7 0.69
名称
2.4 本章小结
本章首先在方案设计阶段，利用逐步渐进法对起落架的重心位置、主起落 架空间布置和停机载荷进行了合理设计，对初始布局给出了一套合理的方案。 确定了起落架的站位，轮胎的选择。为后续工程估算确定了相应数据参照。
图 2-4 近似停机点示意图
步骤7：确定地面停机时起落架载荷 在选择轮胎尺寸之前，首先要确定起落架停机载荷。前、主起落架距离和 重心前后限位置如图 2-5所示，飞机最大总重按照 8400kg进行设计，则起落架的 停机载荷计算如下： Wg=8400×9.81=82404N
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第 2 章 起落架总体布局研究
式中 W— 为飞机最大总重； g—为重力加速度； F、 L、 M、 N的含义如图 2-5所示。
图 2-5 前起落架载荷计算符号定义
主起落架最大停机载荷（单个支柱） Fzt=Wg （ F-M ） （ / 2 F） =8400×9.81×5.23/（ 2×5.75） =37.5kN 主起落架承受 91%最大总载荷。 前起落架最大停机载荷 Fqtmax =Wg （F-L） /F =8400×9.81×0.73/5.75 =10.5kN 承受最大总载荷的 12.7%。 前起落架最小停机载荷 Fqtmin =Wg（F-N ）/F =8400×9.81×0.52/5.75 =7.45kN 承受最大总载荷的 9%。 刹车最大加速度取 -3.05m/s2，则最大刹车的前起落架的载荷 Fqtmax = Fqmax+
2.3.3 轮胎的选择
轮胎的选择过程根据制造商目录列出所有的待选轮胎，识别出满足载荷和 空间要求，满足地面速度要求、机轮尺寸足以容纳刹车装置，并且重量最轻的 那些轮胎 [22-24]。 根据主起落架最大停机载荷计算结果， 所选轮胎数目进行分配， 获得单轮的最大停机载荷。对于前起落架应取最大刹车时的载荷（即停机载荷 和刹车载荷两项载荷的总和） ， 按前起落架轮胎数进行分配， 获得前起单轮最大 载荷。利用该载荷，使用轮胎厂家的轮胎目录选择轮胎。 选择前起落架为支柱轴式，该支柱上装有二个轮胎，由此前起落架最大刹 车载荷为 21kN，飞机接地最大速度为 40.56m/s。 初步确定主起落架有两个支柱，每个支柱的最大停机载荷为 37.5kN；轮胎 选择为单轮方案。 按初步选择，每个主起落架安装一个轮胎，每个前起落架安装两个轮胎， 因此轮胎载荷如下：主起落架轮胎载荷为 37.5kN；前起落架轮胎停机载荷为 10.5kN；前起落架最大刹车载荷为 21kN。 查询国军标选择的轮胎参数如表 2-1所示：
2.3 初步布局设计
2.3.1 方案设计阶段
方案设计阶段，只需建立起落架“杆图” ，以此确定主起落架和前起落架在 飞机上的纵向位置，不需考虑起落架空间几何、结构尺寸或刹车要求。目前单 轮式飞机的主起落架布局定位过程如图 2-1 所示，其他形式飞机主起落架布局 过程与之相似 [1]。 确定飞机平均气 动力弦的位置 定义飞机重心 前后限位置 确定重心的 垂直位置 布置主起 的位置 绘制停机地面线第 一次近似起点
图 2-3 重量 -重心包线图
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步骤 3：确定重心的垂向位置。 取飞机重心的前后限作两条垂线， 飞机重心的垂直位置在这条垂线上定出。 由于飞机布局通常对飞机重心的垂直位置要求不大。因此，此阶段对其垂直位 置可不作计算，只作估算即可。起落架总体设计人员更关心重心处于上限时的 状态，以此作为起落架总体设计参照。 步骤4：主起落架空间布置。 主起落架应当有足够的收放空间，其安装位置也应利于载荷传递。安装于 机身上的起落架通常有一个连接机翼后梁的机身主隔框。此外主起落架空间布 置还要结合总体设计的要求，机翼结构布局特点，以及机翼的布置对主起落架 收放空间的限制。考虑到本机采用上单翼及主起落架收放于机身内的要求，本 文设计方案采用向内的收起方式，主机翼梁载荷传递路径采用加强框的方式加 以解决。 步骤5：空间布置复查。 主起落架的安装点坐标（ 8326.7，±1232.7， -865） ，平均气动力弦前缘位 置 7281mm，主起落架（主支柱轴线）的纵向站位位于50.4%MAC处，满足 50%~55%MAC 之间的要求。 步骤6：确定近似停机点。 过重心后限画一条斜线，斜线与垂直方向成 15°，如图 2-4所示，此斜线交 于机轮中心的垂线，交点即为近似停机点 [21]。
第 2 章 起落架总体布局研究
架设计的初级阶段，也是起落架设计中最重要的阶 段，其设计结果将影响最终整个起落架的性能。其设计需要与飞行器总体参数 相协调。 在初步布局设计中不需要考虑起落架空间几何，收放形式，上下位锁，作 动形式，结构尺寸，缓冲性能，刹车以及地面操纵性能等一系列问题。总体布 局设计包括起落架在飞机上的布局形式，本文中布局形式选用一直以来被普遍 采用的前三点式布局形式，这种布局重心在主轮之前，当飞机向前运动时，主 轮的扰动是稳定的，易于操纵转弯，不会出现倒立危险，可以实行强制制动， 以缩小着陆后的滑跑距离；若着陆实际速度大于规定速度值，不会产生“跳跃” 现象。总体布局还包括起落架站位设计，此部分重点参考飞行器总体参数，合 理的设计出前主起落架的纵向位置布置。同时依据纵向位置分配的载荷查表选 择合适的轮胎型号。