飞机结构强度(第六讲飞机起落架系统)03课件

Strength of Aircraft刘璐2014.09第六讲 起落架结构主要内容主要内容起落架系统概述起落架的布置形式起落架的外载荷起落架的结构型式起落架的受力分析起落架系统概述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。起落架装置重量约占全机重量的3.7%5%，占飞机结构重量的10%15%。一、起落架的功用一、起落架的功用起落架系统概述1.1.机轮起落架机轮起落架二、飞机起落装置的类型二、飞机起落装置的类型起落架系统概述二、飞机起落装置的类型二、飞机起落装置的类型2.2.雪橇式起落雪橇式起落架架着陆场所:冰雪机场、松软土 质跑道、草坪C-5起落架系统概述二、飞机起落装置的类型二、飞机起落装置的类型3.3.水上飞机起落水上飞机起落架架 船身式飞机船身式飞机US-1A（日）起落架系统概述二、飞机起落装置的类型二、飞机起落装置的类型3.3.水上飞机起落水上飞机起落架架 浮筒式飞机浮筒式飞机 硬式硬式浮筒 （不可收放）软式充气软式充气浮筒 （可收放）起落架系统概述主要组成：主要组成：支柱、减震器、机轮支柱、减震器、机轮 功用：功用：支柱支柱：用于安装机轮、将起落架连接用于安装机轮、将起落架连接 到飞机机体结构上。到飞机机体结构上。减震器减震器：用于飞机在着陆和在机场地用于飞机在着陆和在机场地 面运动时吸收并消耗冲击能量面运动时吸收并消耗冲击能量机轮机轮：用于飞机在地面上的运动用于飞机在地面上的运动防滑刹车系统、收放机构、电液系统等。防滑刹车系统、收放机构、电液系统等。三、起落架的结构组成三、起落架的结构组成起落架系统概述1.1.基本要求：基本要求：与飞机机体结构相同：最小重量要求、易使用维护性、工艺性及经济性等。按安全寿命（疲劳寿命）原理设计，要求起落架与机体结构同寿。2.自身要求：自身要求：1）良好的减震性能；2）地面运动时良好的操纵性、稳定性；3）良好的刹车制动性能；4）“漂浮性”要求；5）与机体连接合理、可靠，并具备良好的收放可靠性；6）防护要求。包括：自身防护以及当起落架结构失效时避免对其 他机构造成破坏。四、起落架的要求四、起落架的要求起落架的布置形式1.后三点式后三点式 优点：尾部起落架受力小，结构短、小，易收藏；缺点：1）地面运动的方向稳 定性差；2)猛烈刹车时有翻倒 的倾向。3）对于喷气式飞机，尾喷管的气流易损 伤跑道。4）着陆时前视界较差起落架的布置形式2.前三点式前三点式 优点：优点：克服了后三点起落架的几乎所有缺点.1）飞机的地面运动方向稳定性好；2）飞机着陆时可猛烈刹车而不致 使飞机向前翻到；3)着陆时前视角好；4）发动机喷流不会损伤跑道。缺点缺点：1）前起落架受力大、比较长，质 量大，抬头难，布置困难；2)前轮易摆振。起落架的布置形式2.前三点式前三点式 滑跑方向稳定性：两主轮上的摩擦力合力绕飞机重心的力矩将减小偏向，使飞机转回原来方向滑跑。起落架的布置形式2.前三点式前三点式 着陆刹车：飞机质心离前起落架很远。起落架的布置形式3.自行车式自行车式 该种布置形式为特定布局的飞机所采用，如“鹞”式战斗机。协调货舱(弹舱)或动力装置、上单翼和起落架之间的布置关系。起落架的布置形式3.自行车式自行车式 缺点：1）前起落架载荷很大(约承担40%的总载荷)，抬头困难；2）要求前后机轮同时着 地，难度很大；3）前轮需安装转弯机构；4）起落架收藏所需开口使 结构增重很大。海鹞起落架的布置形式4.多支点式多支点式(多轮多支柱)常用于起飞重量超过200t的重型运输机和客机上。2个以上主起落架，主起可双轮可小车式，飞机重心位于前后主起落架支柱之间，结构布局类似前三点式。起落架的布置形式4.多支点式多支点式(多轮多支柱)优点：优点：1）分散过大的载荷，减小 局部载荷；2）起落架生存性好；3）刹车效能较好（刹车机 构分散在各机轮上，散 热性较好）。4）同前三点式起落架的外载荷1.1.着陆撞击载荷：着陆撞击载荷：飞机降落姿态可能是：三点着陆、两点着陆、一点着陆或侧滑着陆。着陆过程中承受不同载荷：垂直撞击、前方撞击、侧向撞击载荷和惯性力矩。现代飞机一般规定起落架垂直方向载荷系数：战斗机为35，小型多用途飞机为23，运输机为0.71.5；规定在不光滑的跑道粗暴着陆时水平方向载荷系数为12；在带侧滑接地或地面急转弯时，侧向载荷系数约为0.31.0。起落架的外载荷2.2.滑跑冲击载荷：滑跑冲击载荷：起飞、着陆的滑跑过程中，由于道面不平或道面杂物造成对起落架的冲击载荷；还包括由于未被减震装置耗散掉的着陆能量引起的振动（逐次衰减）。载荷虽小于着陆撞击载荷，但由于滑跑距离长，滑跑冲击载荷的反复作用次数多。起落架的外载荷3.3.刹车载荷：刹车载荷：着陆滑跑过程中刹车引起的载荷。除轮胎和地面摩擦力外，还有刹车力矩引起的垂直载荷。起落架的外载荷4.4.静态操纵载荷和地面停放载荷：静态操纵载荷和地面停放载荷：飞机在牵引、进入定位常用牵引架对起落架进行各方向的推、拉、扭、摆，造成静态操纵载荷；飞机停放并固定在地面时可能会受到的由于大风引起的系留载荷，等等起落架的外载荷5.5.起转、回弹载荷：起转、回弹载荷：飞机着陆过程中，在机轮触地瞬间，由于地面摩擦力的作用，产生使机轮转动的力矩，并使静止的机轮开始滚动并加速，这就是机轮起转过程。机轮滚动的线速度等于飞机水平速度时，起转过程结束。起转过程中出现的最大摩擦力即是起转载荷起转载荷。起转阶段中，由于起转载荷的作用，起落架弹性支柱产生向后的变形，积蓄了变形能。当起转阶段结束时，弹性支柱将变形能释放出来，产生作用在轮轴上的向前的回弹力，称为回弹载荷回弹载荷。起落架的结构组成起落架的结构组成:受力支柱、减震器、扭力臂或摇臂、机轮 和刹车装置起落架的外载荷起落架的结构型式由杆系构成空间桁架结构。优点：构造简单。缺点：不可收放，阻力大。应用：低速轻型飞机、直升机。一、构架式起落架一、构架式起落架起落架的结构型式1.1.简单支柱式起落架简单支柱式起落架 主要受力构件为减震支柱(支柱与减震器合成一个构件)。二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架起落架的结构型式二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架2.2.撑杆支柱式起落架撑杆支柱式起落架 在支柱中部加一撑杆，使减震支柱以双支点外伸梁的形式受力，大大减小支柱上端的弯矩。撑杆可以同时兼做折叠连杆，或者用作动筒锁定后作为撑杆。起落架的结构型式二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架3.3.支柱式起落架特点支柱式起落架特点优点：优点：1）结构简单，传力直接，圆筒形支柱具有较好的抗压、抗弯、抗扭的综合性能，重量轻，体积小，易收藏。2）可采用不同的轮轴、轮叉形式，可调整机轮接地点和机体连接点之间的相互位置和起落架高度。起落架的结构型式二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架3.3.支柱式起落架特点支柱式起落架特点缺点：缺点：1）不利于吸收前方来的撞击，通常将支柱前倾一个角度，但在受垂直撞击时会受到附加弯矩。2）由于减震支柱受弯，密封性较差，减震器压力受到限制，初始气压约3Mpa，最大许可压力一般在10Mpa。因而行程较大，支柱较长，重量增加。起落架的结构型式二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架二、简单支柱式和撑杆支柱式起落架3.3.支柱式起落架特点支柱式起落架特点缺点：缺点：3）需用扭力臂，阻止内外筒相对转动，因内外筒之间无法直接传递扭矩（以弯矩形式传递扭矩）。应用：应用：适用于起落架较长、跑道路面较好、前方撞击较小的飞机，更多应用在主起落架。起落架的结构型式1.1.减震器与受力支柱分开减震器与受力支柱分开三、摇臂支柱式起落架三、摇臂支柱式起落架起落架的结构型式三、摇臂支柱式起落架三、摇臂支柱式起落架1.1.减震器与受力支柱分开减震器与受力支柱分开起落架的结构型式三、摇臂支柱式起落架三、摇臂支柱式起落架2.2.减震器与受力支柱一体（半摇臂）减震器与受力支柱一体（半摇臂）适于前轮上使用，便于前轮转弯。起落架的结构型式三、摇臂支柱式起落架三、摇臂支柱式起落架2.2.减震器与受力支柱一体（半摇臂）减震器与受力支柱一体（半摇臂）适于前轮上使用，便于前轮转弯。起落架的结构型式三、摇臂支柱式起落架三、摇臂支柱式起落架3.3.摇臂式起落架特点摇臂式起落架特点优点：优点：1)对前方撞击、垂直撞击减震较好；2)减震器上受到力大于机轮上的力行程小起落架高度可较小；3)减震器受弯矩小或不受弯矩减震器密封性好气体压力大（50MPa）行程小支柱短起落架高度可较小；缺点：缺点：1）摇臂受力大且复杂、交点多、协调关系多；2)起落架构造和工艺均复杂、重量大、前后尺寸大。应用：应用：摇臂式起落架适用于起落架高度较小、着陆速度较大、或使用跑道较差的飞机，尤其在前起落架上用的较多。起落架的结构型式特点：特点：优点：优点：避免中、上单翼的飞机主起落架较长、较重、收藏不便等困难。缺点：缺点：1）斜撑杆式的支柱受很大弯 矩；2）收放机构复杂，重量大。四、外伸式起落架四、外伸式起落架米格-23起落架的结构型式四、外伸式起落架四、外伸式起落架起落架的结构型式1.1.目的目的减小机轮对地面压力，提高飞机的漂浮性；避免机轮过大难以收藏。五、多轮式起落架五、多轮式起落架安安225225重型运输机重型运输机起落架结构型式五、多轮式起落架五、多轮式起落架2.2.类型类型小车式（4、6轮），应用最广泛；并排布置（4轮），当用于主起时需作特殊设计，以便于转弯，收放机构比较复杂；前后串列式。起落架的受力分析1、简单支柱式和、简单支柱式和撑杆支柱式撑杆支柱式起落架的受力分析1、简单支柱式和撑杆支柱式、简单支柱式和撑杆支柱式支柱式起落架支柱的受载和内力图起落架的受力分析1、简单支柱式和撑杆支柱式、简单支柱式和撑杆支柱式起落架的受力分析2、摇摇臂臂支支柱柱式式起起落落架架起落架的受力分析2、摇摇臂臂支支柱柱式式起起落落架架起落架的受力分析3、多轮式起落架、多轮式起落架起落架的受力分析3、多轮式起落架、多轮式起落架小结1.1.起落架主要有哪几个组成部分？起落架主要有哪几个组成部分？2.2.起落架外载荷有哪些？起落架外载荷有哪些？3.3.起落架的布置型式有哪些？起落架的布置型式有哪些？4.4.摇臂式起落架的优点有哪些？摇臂式起落架的优点有哪些？5.5.两种起落架的受力分析。两种起落架的受力分析。