2012-飞机总体设计-6第六讲-起落装置布置
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飞机总体设计 第六讲
起落装置布置
飞机系 航空科学与工程学院
第六讲 起落装置布置
6.1 对起落装置的设计要求
6.2 起落架布置
6.3 轮胎参数的初步选择
6.4 “起落架的家”
1
6.1 对起落装置的设计要求
飞机对起落装置设计的基本要求
在飞机起飞、着陆过程中能吸收一定的能量，包 括垂直和水平方向的 在滑行、离地和接地时飞机的任何部分不能触及 地面 不允许发生不稳定现象，特别是在最大刹车、侧 风着陆和高速滑行时 起落架特性必须适合于准备使用机场的承载能力
6.2 起落架布置
起落架的布置形式
自行车式
四轮式
多小车式
5
6.2 起落架布置
形式和轮数与飞机重量的典型关系
双前轮使用普遍，尤其是对采用弹射起飞的舰载机
重量大约在 50,000lb 以下时，尽管就万一有一个轮 胎瘪胎情况下的安全性而言，在每个主轮支柱上采用 双轮好些，但通常每个支柱还是采用单主轮 重量 50,000 ~ 150,000 lb（甚至到250,000lb），每 个支柱一般都使用双轮 重量 200,000~ 400,000 lb ，通常采用 4 轮的小车式 重量大于400,000 lb ，采用四个轮轴架，每一轮轴架 带4个或6个机轮，以便沿横向分散飞机的总载荷
17
6.3 轮胎参数的初步选择
对于最后的设计布局，实际使用的轮胎必须 根据制造商的产品目录选择，选择的根据通 常是承受计算得到的静载和动载额定值的最 小轮胎
18
6.4 “起落架的家”
一个不合适的起落架收置位置可能损坏一个 在其他方面是良好的设计方案！
——可能切断飞机结构（增加重量），减少内部油 箱体积或产生附加的气动阻力
19
6.4 “起落架的家”
收置到机翼上，要减少翼盒尺寸，从而会增 加重量并可能减小油箱体积 收置到机身上或翼-身连接处，可能干扰纵梁
对高速飞机来说，这些布局在空气动力上的 好处胜过超过重量的损失 实际上，所有民用喷气运输机都把起落架收 置到机翼与机身的连接处
20
6.4 “起落架的家”
许多下单翼战斗机把起落架收置到机翼或者 机翼与机身连接处
6
6.2 起落架布置
总体方案设计阶段布置起落架的主要原则
控制机轮与飞机重心的相对位置和起落架的高度 由此引起的擦地角、防倒立角要满足飞机在起飞 抬前轮到主轮离地和着陆接地时应只能有机轮接 触地面，且在跑道与飞机的所有其他部分之间应 有适当的间隙
（“其他部分”包括后机身、平尾翼尖、机翼翼 尖、螺旋桨叶尖或发动机吊舱等）
16
0.39 0.36
Ww 机轮承受的重量
6.3 轮胎参数的初步选择
如果飞机在未铺砌的粗糙跑道上使用，所需 轮胎的直径和宽度应将计算值加大30% 前轮胎的尺寸可假定大致为主轮胎的 60~100% 自行车式或四轮式起落架的前轮尺寸一般与 主轮的相同 后三点式起落架的后轮胎尺寸大约为主轮胎 的四分之一到三分之一
6.2 起落架布置
主要几何参数－前、主轮距B
前轮承受飞机重量的最佳百分数大约为飞机重量 的8%~15% B= （0.3～0.4） L机身 要与防倒立角β相协调
11
6.2 起落架布置
主要几何参数－主轮距
依据飞机起飞、着陆以及在地面滑行稳定性，越 宽越好 主要决定于飞机重心距地面的高度 可通过算出的防侧翻角进行检查
B
宽度 B
主轮直径或宽度 (in.) = AWw 0.349 0.251 0.315 0.302
0.7150 1.170 0.1043 0.0980
B
0.312 0.216 0.480 0.467
主轮直径或宽度(cm) = AWw 0.349 0.251 0.315 0.302 2.3 3.5
0.312 0.216 0.480 0.467
14
6.3 轮胎参数的初步选择
轮胎的尺寸由它所承受的飞机重量确定
主轮胎约承受飞机总重的90% 前轮仅承受约10%的静载荷，但着陆时却要承受 较大的动载荷 （典型的情况）
对于早期的方案设计，可参照相似的设计或 用统计的方法确定轮胎尺寸
ห้องสมุดไป่ตู้15
6.3 轮胎参数的初步选择
直径 A 英制: 通用航空飞机 通用航空飞机 运输机／轰炸机 喷气战斗机／教练机 1.51 2.69 1.63 1.59 公制: 通用航空飞机 通用航空飞机 运输机／轰炸机 喷气战斗机／教练机 5.1 8.3 5.3 5.1 B A
2
6.2 起落架布置
起落架的布置形式—后三点式
主支点在飞机重心（质心）之前，在低速飞机上 采用较多 后三点式起落架固有的缺点就是在着陆时操纵困 难，并有可能产生向前倒立的危险． 后三点起落架的飞机，起飞和着陆滑跑时不稳定
3
6.2 起落架布置
起落架的布置形式—前三点式
广泛用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操 纵驾驶比较容易，具有滑跑稳定性 由于机身处于接近水平的位置， 故飞行员座舱视界的要求较容易 满足 着陆滑跑时，可以使用较强烈的 刹车，有利于缩短滑跑距离 缺点在于前轮可能出现自激振荡 现象，即前轮“摆振”，所以需 要加减摆器 4
7
6.2 起落架布置
主要几何参数－擦地角γ
对应于飞机尾部刚刚触地，起落架支柱全伸长， 轮胎不压缩时，机头抬起最高时的姿态 “机头抬起”：飞机迎角为α，由于地面效应使机 翼升力达到最大可用值的90%时 对大多数类型的飞机，这个范围约为10 °~15 °
8
6.2 起落架布置
主要几何参数－防倒立角β（防后倒立角）
12
6.2 起落架布置
停机角Ψ
飞机的水平基准线与跑道平面之间的夹角 可增大起飞滑跑时的迎角：α起飞 =ψ +α安装 对前三点式通常取 0°~4 °
13
6.3 轮胎参数的初步选择
严格的说，“机轮”是 装有橡胶轮胎的圆形金 属物体。机轮内侧有 “刹车”，以增加滚转 摩擦力的方式使飞机减 速 术语“机轮”常用于表 示机轮、刹车、轮胎完 整的组件
主轮在停机状态接地点位置到重心的连线偏离垂 线的夹角 为防止飞机擦地，防倒立角应大于擦地角，且不 小于15 °
9
6.2 起落架布置
主要几何参数－防侧翻角θ
飞机滑行时急剧转弯侧翻趋势的量度 根据我国的和美国的通用规范规定，对陆基飞机 角不应大于63°，对舰载飞机角不应大于54°
10
25
谢 谢！
26
21
6.4 “起落架的家”
中单翼和上单翼战斗机，多把起落架收置到 机身内
22
6.4 “起落架的家”
对上单翼军用运输机，机身短舱布置是很普 遍的，因为这种飞机的机身必须开敞着装货 短舱带来的阻力增加可能是相当可观的
23
6.4 “起落架的家”
起落架收放机构
大多数收放机构是基于“四连杆”原理，即用枢 轴把三个元件联接起来（第四根杆是飞机结构）
在正常情况下，起落架支柱在收置前允许全伸长。 虽然可以安装压缩支柱的装置，但仅适用于飞机 内部空间绝对容纳不下全伸长支柱的情况
有时要求机轮在收上的位置平躺在轮舱内，这是 相当简单并可在许多军机上见到的，如F-16
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复习题
1. 飞机对起落装置设计有哪些基本要求 ？ 2. 在飞机总体方案设计阶段，起落架布置的主要原则 是什么？
起落装置布置
飞机系 航空科学与工程学院
第六讲 起落装置布置
6.1 对起落装置的设计要求
6.2 起落架布置
6.3 轮胎参数的初步选择
6.4 “起落架的家”
1
6.1 对起落装置的设计要求
飞机对起落装置设计的基本要求
在飞机起飞、着陆过程中能吸收一定的能量，包 括垂直和水平方向的 在滑行、离地和接地时飞机的任何部分不能触及 地面 不允许发生不稳定现象，特别是在最大刹车、侧 风着陆和高速滑行时 起落架特性必须适合于准备使用机场的承载能力
6.2 起落架布置
起落架的布置形式
自行车式
四轮式
多小车式
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6.2 起落架布置
形式和轮数与飞机重量的典型关系
双前轮使用普遍，尤其是对采用弹射起飞的舰载机
重量大约在 50,000lb 以下时，尽管就万一有一个轮 胎瘪胎情况下的安全性而言，在每个主轮支柱上采用 双轮好些，但通常每个支柱还是采用单主轮 重量 50,000 ~ 150,000 lb（甚至到250,000lb），每 个支柱一般都使用双轮 重量 200,000~ 400,000 lb ，通常采用 4 轮的小车式 重量大于400,000 lb ，采用四个轮轴架，每一轮轴架 带4个或6个机轮，以便沿横向分散飞机的总载荷
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6.3 轮胎参数的初步选择
对于最后的设计布局，实际使用的轮胎必须 根据制造商的产品目录选择，选择的根据通 常是承受计算得到的静载和动载额定值的最 小轮胎
18
6.4 “起落架的家”
一个不合适的起落架收置位置可能损坏一个 在其他方面是良好的设计方案！
——可能切断飞机结构（增加重量），减少内部油 箱体积或产生附加的气动阻力
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6.4 “起落架的家”
收置到机翼上，要减少翼盒尺寸，从而会增 加重量并可能减小油箱体积 收置到机身上或翼-身连接处，可能干扰纵梁
对高速飞机来说，这些布局在空气动力上的 好处胜过超过重量的损失 实际上，所有民用喷气运输机都把起落架收 置到机翼与机身的连接处
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6.4 “起落架的家”
许多下单翼战斗机把起落架收置到机翼或者 机翼与机身连接处
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6.2 起落架布置
总体方案设计阶段布置起落架的主要原则
控制机轮与飞机重心的相对位置和起落架的高度 由此引起的擦地角、防倒立角要满足飞机在起飞 抬前轮到主轮离地和着陆接地时应只能有机轮接 触地面，且在跑道与飞机的所有其他部分之间应 有适当的间隙
（“其他部分”包括后机身、平尾翼尖、机翼翼 尖、螺旋桨叶尖或发动机吊舱等）
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0.39 0.36
Ww 机轮承受的重量
6.3 轮胎参数的初步选择
如果飞机在未铺砌的粗糙跑道上使用，所需 轮胎的直径和宽度应将计算值加大30% 前轮胎的尺寸可假定大致为主轮胎的 60~100% 自行车式或四轮式起落架的前轮尺寸一般与 主轮的相同 后三点式起落架的后轮胎尺寸大约为主轮胎 的四分之一到三分之一
6.2 起落架布置
主要几何参数－前、主轮距B
前轮承受飞机重量的最佳百分数大约为飞机重量 的8%~15% B= （0.3～0.4） L机身 要与防倒立角β相协调
11
6.2 起落架布置
主要几何参数－主轮距
依据飞机起飞、着陆以及在地面滑行稳定性，越 宽越好 主要决定于飞机重心距地面的高度 可通过算出的防侧翻角进行检查
B
宽度 B
主轮直径或宽度 (in.) = AWw 0.349 0.251 0.315 0.302
0.7150 1.170 0.1043 0.0980
B
0.312 0.216 0.480 0.467
主轮直径或宽度(cm) = AWw 0.349 0.251 0.315 0.302 2.3 3.5
0.312 0.216 0.480 0.467
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6.3 轮胎参数的初步选择
轮胎的尺寸由它所承受的飞机重量确定
主轮胎约承受飞机总重的90% 前轮仅承受约10%的静载荷，但着陆时却要承受 较大的动载荷 （典型的情况）
对于早期的方案设计，可参照相似的设计或 用统计的方法确定轮胎尺寸
ห้องสมุดไป่ตู้15
6.3 轮胎参数的初步选择
直径 A 英制: 通用航空飞机 通用航空飞机 运输机／轰炸机 喷气战斗机／教练机 1.51 2.69 1.63 1.59 公制: 通用航空飞机 通用航空飞机 运输机／轰炸机 喷气战斗机／教练机 5.1 8.3 5.3 5.1 B A
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6.2 起落架布置
起落架的布置形式—后三点式
主支点在飞机重心（质心）之前，在低速飞机上 采用较多 后三点式起落架固有的缺点就是在着陆时操纵困 难，并有可能产生向前倒立的危险． 后三点起落架的飞机，起飞和着陆滑跑时不稳定
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6.2 起落架布置
起落架的布置形式—前三点式
广泛用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操 纵驾驶比较容易，具有滑跑稳定性 由于机身处于接近水平的位置， 故飞行员座舱视界的要求较容易 满足 着陆滑跑时，可以使用较强烈的 刹车，有利于缩短滑跑距离 缺点在于前轮可能出现自激振荡 现象，即前轮“摆振”，所以需 要加减摆器 4
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6.2 起落架布置
主要几何参数－擦地角γ
对应于飞机尾部刚刚触地，起落架支柱全伸长， 轮胎不压缩时，机头抬起最高时的姿态 “机头抬起”：飞机迎角为α，由于地面效应使机 翼升力达到最大可用值的90%时 对大多数类型的飞机，这个范围约为10 °~15 °
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6.2 起落架布置
主要几何参数－防倒立角β（防后倒立角）
12
6.2 起落架布置
停机角Ψ
飞机的水平基准线与跑道平面之间的夹角 可增大起飞滑跑时的迎角：α起飞 =ψ +α安装 对前三点式通常取 0°~4 °
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6.3 轮胎参数的初步选择
严格的说，“机轮”是 装有橡胶轮胎的圆形金 属物体。机轮内侧有 “刹车”，以增加滚转 摩擦力的方式使飞机减 速 术语“机轮”常用于表 示机轮、刹车、轮胎完 整的组件
主轮在停机状态接地点位置到重心的连线偏离垂 线的夹角 为防止飞机擦地，防倒立角应大于擦地角，且不 小于15 °
9
6.2 起落架布置
主要几何参数－防侧翻角θ
飞机滑行时急剧转弯侧翻趋势的量度 根据我国的和美国的通用规范规定，对陆基飞机 角不应大于63°，对舰载飞机角不应大于54°
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谢 谢！
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6.4 “起落架的家”
中单翼和上单翼战斗机，多把起落架收置到 机身内
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6.4 “起落架的家”
对上单翼军用运输机，机身短舱布置是很普 遍的，因为这种飞机的机身必须开敞着装货 短舱带来的阻力增加可能是相当可观的
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6.4 “起落架的家”
起落架收放机构
大多数收放机构是基于“四连杆”原理，即用枢 轴把三个元件联接起来（第四根杆是飞机结构）
在正常情况下，起落架支柱在收置前允许全伸长。 虽然可以安装压缩支柱的装置，但仅适用于飞机 内部空间绝对容纳不下全伸长支柱的情况
有时要求机轮在收上的位置平躺在轮舱内，这是 相当简单并可在许多军机上见到的，如F-16
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复习题
1. 飞机对起落装置设计有哪些基本要求 ？ 2. 在飞机总体方案设计阶段，起落架布置的主要原则 是什么？