中国民航飞行学院航空工程学院毕业论文
第2章 起落架收放运动分析
2.1 起落架简介
起落架是飞机的起飞着陆装置，主要用于飞机的起飞、着陆、地面滑跑和地面停放。飞机在起飞滑跑、着陆接地和地面运动时会相对于地面产生不同程度的撞击，起落架应能承受并减缓这种撞击，从而减轻飞机受载。起落架还应使飞机在地面运动时具有良好的操纵性和稳定性。为了降低飞机在飞行时的阻力，起落架通常是可折叠收放的[5]。
起落架的基本功能可归纳如下：
① 支撑飞机机体，使之便于停放和运动。 ② 通过缓冲器吸收撞击能量。
③ 通过机轮刹车装置吸收水平方向能量。
④ 通过转弯操纵机构或者差动刹车控制飞机转弯和地面运动。 ⑤ 减缓飞机滑跑时由于跑道不平导致的振动。
其它功能有：为地面操纵(牵引、顶吊)提供附件，通过起落架测量飞机重量与重心，对飞机装载量提供目测指示，通过折叠收放减低气动阻力，在起落架支柱上安装着陆灯，为驾驶员提供收放信号，为舱门机构提供连接凸耳等。
总之，起落架的作用是在飞机着陆运动状态时吸收着陆能量、减缓滑行振动以便使乘员不感到不适。
起落架在飞机上的分布形式一般有以下几种：前三点式、后三点式、自行车式和多点式。前三点式，起落架的两个支点（主轮）对称地安置在飞机重心后面，第三个支点（前轮）位于机身前部。具有前三点式的飞机，地面运动的稳定性好，前进时不会打转，易于转弯，起飞和着陆时失业好，所以目前大多数飞机为前三点式。后三点式，起落架的两个支点在飞机重心前面，第三个支点在飞机重心之后。此种方式的起落架构造简单，重量轻，但飞机的稳定性较差，飞机容易打转。自行车式起落架的两组机轮分别安置在机身的下部、飞机的重心前后，另有两个辅助轮对称地装在左右机翼下。多点式起落架常用于一些重型飞机，如波音747,、空客A380等等，它由前起落架、两个机体起落架和两个机翼起落架构成。
起落架的结构形式主要分以下几种[6]： （1）构架式起落架
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A320主起落架收放原理分析及运动仿真
构架式起落架通过一套承力构架与机翼或机身连接。承力构架中的缓冲支柱及其他杆件都是相互铰接的，当起落架收到地面反作用力时，他们只承受拉伸或压缩的轴向力，不承受弯矩，因此结构重量较轻，构造较简单，在一些轻型低速飞机上采用得较多。但这种起落架的外廓尺寸大，很难收入飞机内部，因而它的发展受到限制，在高速飞机上已经不采用。
（2）支柱套筒式起落架
支柱套筒式起落架是有外筒和活塞杆套接起来的缓冲支柱，机轮直接连接在支柱下端，支柱上段固定在机体骨架上。其承力支柱和缓冲器是一体。
支柱套筒式起落架比构架式起落架体积小，容易做出可收放的形式。但是这种起落架承受水平撞击时，缓冲支柱不能很好地起缓冲作用。因为当缓冲支柱受到正面来的水平撞击时，水平撞击力使支柱承受较大的弯矩，而不能很好地使支柱受到压缩。当缓冲支柱受到较大弯曲作用时，活塞杆和外筒接触点（支点）产生较大的摩擦力。这样不仅使缓冲支柱的密封装置磨损，产生漏油现象，而且它的工作性能也要受到影响。
现代飞机起落架一般都采用支柱套筒式起落架。本文在模拟的模型也是支柱套筒式起落架。
（3）摇臂式起落架
摇臂式起落架的机轮通过一个摇臂悬挂在承力支柱和缓冲器下面。
当起落架承受水平和垂直撞击载荷时，都可以使缓冲器受到压缩，从而具有水平和垂直方向的缓冲效果。而传力过程中，缓冲器只承受轴向力，不承受弯曲作用。摇臂式起落架与支柱套筒式起落架相比较，具有以下优点：缓冲器不受弯矩，只承受轴向力，所以密封性比较好，不易漏油，摩擦力较小；吸收正面来的水平撞击载荷的性能较好等等。
摇臂式起落架也有不少缺点。例如，构造比较复杂，缓冲器及接头受力较大，重量一般较重。因此一般不易在重型飞机上使用。
起落架的收放系统是起落架的重要系统之一，对起落架收放系统的要求是：起落架收放机构的时间应符合要求；保证起落架在手上和放下时都能可靠地锁定，并能使驾驶员了解起落架的收放情况；收放机构必须协调工作，是起落架收放、锁和舱门等能按照一定的顺序工作。系统应在不安全着陆时间向机组发出警告；在正常收放系统故障时，应有应急放下系统。为防止飞机在地面上起落架被意外收起，系统应设置地面防止误起得安全措施。
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2.2 起落架收放方式
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。 2.2.1.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。 2.2.2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。
2.3 A320飞机起落架分析
2.3.1 A320飞机起落架概述
空客A320起落架，该起落架为常规前三点可收放式，由一个前起落架和两个主起落架组成。起落架可起降60000次。生命周期的耐久性设计参照于FAR和JAR(不考虑损伤容限)，主起落架的检修相隔时间是20000次着陆或者10年。起落架的操控由传感器和两套独立的起落架控制单元电脑(LGCIU)电传操纵。
前起落架装有油液氮气式缓冲支柱和一对机轮。机轮为双轮连锁形式。为了改善飞机滑行时的灵活性，前起落架机轮是可操纵的。当起落架离开地面时，机轮在纠偏机构的作
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A320主起落架收放原理分析及运动仿真
用下回到中立位置。每个主起落架装有油液氮气式缓冲支柱和一对机轮，其中每个机轮有一个液压刹车装置。前、主起落架的正常收放用液压系统进行，在飞行中均收到机身内[7]。如图2-1。
液压操纵门
齿轮传动门
前起落架
主起落架
齿轮传动门
液压操纵门
图 2-1 A320飞机起落架总体布局外形
空客A320飞机飞机起落架具有如下特点：
① 常规前三点式起落架，直接作用式油气缓冲器。 ② 主起落架侧向收起，前起落架前向收起。
③ 两套起落架交互式控制单元（LGCIU）的电传操纵。 ④ 具有自由放下／液压驱动应急弹下两种模式。 ⑤ 对起落架的回收释放进行交互式使用。 ⑥ 一套LGCIU系统失灵，另一套系统可切换控制。
⑦ 在速度高于260节时通过液压来自动使起落架降压以防止变速杆卡在中性位置。 ⑧ 利用新型探测器来代替微型开关来进行位置传感。 左右轮距：7.59m，如图2-2。
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图2-2 主起落架左右轮距
前后轮距：11.04m，如图2-3。
图2-3 A320飞机前后轮距
A320飞机起落架系统包括：
① 两个主起落架和它们相应的舱门。 ② 一个前起落架和它相应的舱门。
③ 两个与起落架和它们的舱门相对应的收放系统。 ④ 起落架机轮和它们相应的刹车系统。 ⑤ 一个前起落架转向系统。 ⑥ 一个指示和警告系统。
飞机在地面上时由起落架支撑，由减震器吸收飞机的着陆和滑行相关载荷。在飞行过程中，起落架收入飞机腹部的起落架舱内。当起落架放下或者收入的时候其相关的舱门会关上以便使飞机保持较好的气动外形。 （1）主起落架和舱门
主起落架的主作动筒由高强度钢(300M)锻造而成，侧撑杆和连杆锁的材质是轻铝
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