飞机前起落架结构设计

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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)。

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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。与此同时"则从"。减小到零后，又开始反向偏转。如此反复进

行就形成了周期性撂振。在速度较小时，激振的能量小于阻尼能量，摆振将不会产生。但当滑跑速度超过某一速度(称为摆振的临界速度vlr)时，激振能量大于阻尼能量，就将产生摆振，并自己激发成自激振动，越振越烈，A，。与乙。越来越大，直到破坏。摆振临界速度可用下式估算，

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式中 2——稳定距；

r——机轮半径；

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J——转动部分(机轮、轮叉及其他)绕旋转轴的转动惯量；

K--由试验确定的轮胎弯曲和扭转刚度的特性系数。

可以看出，增大稳定距和轮胎刚度将提高摆振的临界速度。对于现代高速飞机，多装有专门增加阻尼的减摆器来消减激振的能量，防止摆振的发生。一般要求振幅应在3s钟内减到初始幅值的1／3。常见的减摆器有柱塞式(图8．40)和旋板式(图8．41)两种。

它们的工作原理都是利用油液高速流过小孔产生阻尼来消耗能量，防止摆振。柱塞式较简单轻巧，但减摆能力较小，多用在小型高速飞机上。旋板式较大、较重，但减摆能力强，常装在高速、大型飞机上(如图8，42)。有时为提高地面转弯的灵活性而采用可操纵前轮，特别是在一些大型飞机上，为此要增设前轮转弯操纵机构．如图8．38所示莱旅客机的摇臂式前起落架，它的操纵作动筒是综合利用的，当不操纵时它的两个作动筒就起减摆器的作用。此外，一般说双轮(如图8．42)或多轮式起落架，由于整个轮胎系统的刚度较大，当机轮偏转摆振时地面给予的摩擦力F将构成阻滞摆振的力矩，其y。较高。

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三、前乾纠偏装置(中立机构)

由于前轮需在地面滑行时能左右偏转，故它不能定位锁死，因而在离地收藏或着陆放下时很可能偏离中立位置，以致妨碍正常地收起或着陆。为此必须加装中立机构，以保证前轮离地时析正对前方不偏斜。常见的纠偏装置有三种形式，

1．凸轮式内纠偏装置(图8．43)

它由装在减震器内部的上、下凸轮组成。下凸轮固定在减震支柱外筒内的底部，它不能左右转动和移动；上凸轮则固定在活塞内筒上．当前轮离地时减震器全部伸展，上凸轮楔入下凸轮内，相互吻合，保持了前轮的中立位置。着陆后内苘向上运动，使上凸轮脱开下凸轮的限制，因而不妨碍前轮在地面偏向转弯。这种形式简单可靠，故得到广泛采用。只是减震支柱内部的构造稍复杂些。另外因凸轮占据了部分长度，减震支柱也可能会较长一些。

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2．滚棒凸轮式纠偏装置(图8．44)

它由连接在旋转臂上的滚棒和固定不动的凸轮等组成。当前轮离地(减震器全伸展)时弹簧张开，拉滚棒落在凸轮的最低凹槽处，使机轮处于中立位置．飞机着陆后在地面转弯时，由于前轮偏转的力量较大，能克服弹簧力而使滚棒在凹槽面上演，以保证前轮的偏转．

3．楔杆式外纠偏装置(图8．45)

它由楔锥、连杆和楔槽等组成．起落架收起时，由于带楔锥的连杆与起落架的转轴不同心而产生相对运动，使楔锥逐渐靠近并插入楔槽(它由旋转臂上相互有一定间距的两个斜面构成)，与其中的一个斜面靠上后，逐渐将旋转臂连同轮叉和前轮一起旋转，纠正到中立位置．起落架在放下位置时，楔锥完全退出楔槽，因而不影响前轮

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偏向转弯。这种装置不够完善，因为有可能在放下着陆前遇侧向力而使前轮偏转，不能完全保证着陆时的中立位置。