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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。起落架是唯一一种支撑整架飞机的部件，因此它是飞机不可分缺的一部份；随着飞行器设计和制造技术的发展，起落架也在不断的改进和创新之中。在二战以前，由于飞机的飞行速度较低，所以当时的起落架在飞机飞行的时候也可以暴露在外面，这样对飞行性能的影响不太大，所用的技术要求不高。但二战后随着科技的井喷式的发展，飞机的飞行速度大幅度提高。速度的不断提升引起以致到超音速的阶段，由此伴随着的空气阻力也随之增大。为减小空气阻力，人们便设计出了可收放的起落架。尽管起可以收放的起落架加大了飞机的重量，但从整体来说这大大促进了飞机的飞行的进步。二．起落架结构概述1.结构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①.承力支柱、减震器（常用承力支柱作为减震器外筒）：减震器即为飞行器在着陆或在不平坦的跑到上运动时用来消减飞机摇摆震动的结构以防止飞机颠簸。当减震器受撞击压缩时，空气的作用相当于弹簧，贮存能量。②.收放系统：一般前起落架向前收入前机身，而某些重型运输机的前起落架是侧向收起的。主起落架收放形式大致可分为沿翼展方向收放和翼弦方向收放两种。收放位置锁用来把起落架锁定在收上和放下位置，以防止起落架在飞行中自动放下和受到撞击时自动收起。③.机轮和刹车系统：机轮的主要作用是在地面支持收飞机的重量，吸收飞机着陆和地面运动时的一部分撞击动能。主起落架上装有刹车装置，可用来缩短飞机着陆的滑跑距离，并使飞机在地面上具有良好的机动性④.转弯系统：操纵飞机在地面转弯有两种方式，一种是通过主轮单刹车或调整左右发动机的推力（拉力）使飞机转弯；而另一种方式是通过前轮转弯机构操纵前轮偏转使飞机转弯。2.布置型式①.前三点式起落架：前轮在机头下面远离飞机重心处，两个主轮左右对称地布置在重心稍后处，左右主轮有一定距离可保证飞机在地面滑行时不致倾倒。具有着陆简单，安全可靠、良好的方向稳定性、减小着陆后滑跑距离、对跑到影响较小等优点。但同时也有着质量大，结构复杂等缺点②.后三点式起落架：两个主轮在重心稍前处，尾轮在机身尾部离重心较远。优点：构造比较简单，重量也较轻，在飞机上易于装置尾轮，可以减小着陆时和滑跑距离。缺点：在大速度滑跑时，遇到前方撞击或强烈制动，容易发生倒立现象(俗称拿大顶)；如着陆时的实际速度大于规定值，则容易发生“跳跃”现象；在起飞、降落滑跑时是不稳定的。如过在滑跑过程中，某些干扰(侧风或由于路面不平，使两边机轮的阻力不相等)使飞机相对其轴线转过一定角度，这时在支柱上形成的摩擦力将产生相对于飞机质心的力矩，它使飞机转向更大的角度；在停机、起、落滑跑时，前机身仰起，因而向下的视界不佳。③.自行车式起落架：前轮和主轮前后布置在飞机对称面内（即在机身下部），重心距前轮与主轮几乎相等。为防止转弯时倾倒，在机翼下还布置有辅助小轮。④.多支柱式起落架：这种起落架的布置形式与前三点式起落架类似，飞机的重心在主起落架之前，但其有多个主起落架支柱，一般用于大型飞机上。3.结构分类按照结构分类还可以分为构架式起落架，支柱式起落架，摇臂式起落架，浮筒式起落架。三．起落架的研究现状和发展趋势这儿主要从起落架疲劳破坏的相似规律的研究，起落架动力学的分析方法和起落架设计与分析三个方面进行论述。(一).疲劳破坏的相似规律1.疲劳强度的统计估算法目前，常采用威布尔“最薄弱环节”假说来描述疲劳极限的分布。对于尺寸和应力集中不同的试件，如果截面计算周长和相对最大应力梯度的比值不变，则应力集中区最大破坏力的分布函数将是相同的。而且可知如果试件，模拟样件已经零件具有不同的和，只要的比值不变，则用表示的疲劳极限分布函数也将相同。以表示的疲劳极限分布可用带边界的对数正态分布规律来描述，即认为值的分布是正态分布。其中是疲劳下限。对于不同尺寸和外形的零件，疲劳极限的分布函数可用用下述疲劳破坏基本相似方程来描述：式中——应力集中区的最大应力——以表示的疲劳极限的下限，——材料常数——疲劳破坏相似准则——截面周长或集中应力区附近的周长部分——应力集中区相对最大应力梯度——随机量x的标准正太偏量——随机量x的标准偏差在给定的试验温度、基数和频率下，对于同一炉次的金属，，，和的大小是常值，且这些数据是通过疲劳试验后用统计处理方法获得的。2.起落架结构材料疲劳破坏相似规律的研究试件的疲劳试验常采用下述方法。先从每种样式试件中抽出10~20个，在各种应力量级下进行试验，按照试验结果画出普通的疲劳曲线。然后按此疲劳曲线，在试件疲劳极限以上选择3~4个应力量级，在每级应力上成组的试验13~20个试件，以便画出全概率疲劳曲线图。可以按照普通疲劳曲线的疲劳极限值，乘以1.02,1.05,1.1,1.15,1.2,1.25,