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2.2 飛機(jī)的布局

飛機(jī)各個(gè)部件的相對位置的布置就是飛機(jī)的布局。飛機(jī)為了達(dá)到不同的性能要求,往往采用不同的布局形式。這里從飛機(jī)的氣動(dòng)布局、尾翼的布局、動(dòng)力裝置的布置和起降裝置的布置幾方面介紹各種飛機(jī)的布局形式。

2.2.1 飛機(jī)的氣動(dòng)布局

飛機(jī)發(fā)明一百多年以來,國內(nèi)外飛機(jī)設(shè)計(jì)師們設(shè)計(jì)了各式各樣的飛機(jī)。正如前面所給出的圖片,這些飛機(jī)的外形也是多種多樣的。那么如何根據(jù)飛機(jī)的外形對飛機(jī)進(jìn)行歸類呢?我們說,由于飛機(jī)的外形就決定了飛機(jī)的氣動(dòng)性能,因此飛機(jī)的外形也稱為氣動(dòng)外形。這樣,就可以根據(jù)氣動(dòng)外形對飛機(jī)進(jìn)行分類,即氣動(dòng)布局。

不同飛機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身的相對位置是不一樣的。以機(jī)身為參照,有的機(jī)翼在前面,有的機(jī)翼在后面;有的機(jī)翼在機(jī)身上面,有的機(jī)翼在下面;有的機(jī)翼翼尖往上翹,有的機(jī)翼翼尖往下沉;有的翼面前面比后面高,有的反之。根據(jù)機(jī)翼和機(jī)身及平尾之間的不同相對位置,可以區(qū)分不同的氣動(dòng)布局。

2.2.1.1 正常式、鴨式、無尾、三翼面氣動(dòng)布局

根據(jù)產(chǎn)生主要升力的機(jī)翼以及起配平作用的平尾的有無及前后位置,通??梢詫w機(jī)分成以下四種氣動(dòng)布局:正常式氣動(dòng)布局(又稱常規(guī)氣動(dòng)布局)、鴨式氣動(dòng)布局、無尾氣動(dòng)布局、三翼面氣動(dòng)布局,如圖2-27所示。

圖2-27 飛機(jī)的氣動(dòng)布局

(1)正常式氣動(dòng)布局

正常式氣動(dòng)布局的特點(diǎn)是,產(chǎn)生升力的部件——機(jī)翼在前面,而起俯仰配平(有時(shí)也稱俯仰平衡)作用和俯仰操縱作用的水平尾翼在后面。這種氣動(dòng)布局是迄今為止使用最多的一種布局形式,由于技術(shù)非常成熟、縱向穩(wěn)定性好,目前應(yīng)用于各類飛機(jī)上,如圖2-28、圖2-29所示。

圖2-28 采用正常式氣動(dòng)布局的輕型飛機(jī)

圖2-29 采用正常式氣動(dòng)布局的ARJ-21客機(jī)(中國)

(2)鴨式氣動(dòng)布局

鴨式氣動(dòng)布局的特點(diǎn)是:產(chǎn)生主要升力的主翼(在鴨式氣動(dòng)布局中,機(jī)翼被稱為主翼)在后面,與平尾一樣起縱向配平和操縱作用,但產(chǎn)生一定升力的鴨翼位于前面。這種氣動(dòng)布局具有失速特性和機(jī)動(dòng)特性好等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于失速特性和機(jī)動(dòng)特性,將在第三章詳細(xì)介紹。萊特兄弟設(shè)計(jì)的“飛行者”1號采用的就是鴨式氣動(dòng)布局。但這種氣動(dòng)布局在飛機(jī)誕生的早期并未能得到足夠的重視,后來隨著超聲速時(shí)代的來臨,鴨式氣動(dòng)布局的優(yōu)點(diǎn)才逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。目前這種氣動(dòng)布局形式廣泛應(yīng)用于先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī),如圖2-30、圖2-31所示。

圖2-30 采用鴨式氣動(dòng)布局的殲-10戰(zhàn)斗機(jī)(中國)

圖2-31 采用鴨式氣動(dòng)布局的“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)(歐洲)

(3)無尾氣動(dòng)布局

無尾氣動(dòng)布局也稱飛翼布局,其特點(diǎn)是:只有產(chǎn)生升力的機(jī)翼,既沒有平尾又沒有鴨翼,甚至有些無尾布局飛機(jī)連垂尾都沒有。這種氣動(dòng)布局的優(yōu)點(diǎn)是阻力小、隱身性能好;但缺點(diǎn)是穩(wěn)定性不好,不適合布置增升裝置。目前,無尾氣動(dòng)布局形式為現(xiàn)代隱身飛機(jī)所廣泛采用(圖2-32),“協(xié)和”號超聲速客機(jī)也采用無尾氣動(dòng)布局(圖2-33)。

圖2-32 采用無尾氣動(dòng)布局的B-2隱身轟炸機(jī)(美國)

圖2-33 采用無尾氣動(dòng)布局的“協(xié)和”號超聲速客機(jī)(英法)

(4)三翼面氣動(dòng)布局

三翼面氣動(dòng)布局是在正常式氣動(dòng)布局的基礎(chǔ)上增加了鴨翼構(gòu)成的(圖2-34)。這種氣動(dòng)布局綜合了正常式氣動(dòng)布局和鴨式氣動(dòng)布局的優(yōu)點(diǎn),有望得到更好的氣動(dòng)特性;缺點(diǎn)是由于同時(shí)有鴨翼和平尾使得飛機(jī)在總重方面有所增加。目前,采用三翼面布局的飛機(jī)不多。

圖2-34采用三翼面氣動(dòng)布局的蘇-35戰(zhàn)斗機(jī)(俄羅斯)

在飛機(jī)設(shè)計(jì)中,氣動(dòng)布局形式的選擇是首先要解決的關(guān)鍵問題之一,它直接決定了飛行器的總體性能。上述各種布局各有優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)時(shí)要在對繼承和創(chuàng)新進(jìn)行綜合與折中的基礎(chǔ)上,選擇合適的氣動(dòng)布局。

2.2.1.2 上單翼、中單翼和下單翼

在前面大家所接觸的各種飛機(jī)中,有的飛機(jī)機(jī)翼在機(jī)身上面,有的飛機(jī)機(jī)翼在機(jī)身下面,有的飛機(jī)機(jī)翼從機(jī)身中間穿過。讀者不禁會(huì)問,為什么不同的飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)身的上下相對位置采用不同的方式?這就不得不介紹一下飛機(jī)的上單翼布局、中單翼布局和下單翼布局。單翼飛機(jī)的氣動(dòng)布局按照機(jī)翼與機(jī)身連接的上下位置來劃分,可分為上單翼、中單翼和下單翼,分別是指機(jī)翼在機(jī)身上面的布局、機(jī)翼穿過機(jī)身中間的布局以及機(jī)翼在機(jī)身下面的布局。如圖2-35~圖2-38所示。

圖2-35 上單翼、中單翼、下單翼的示意圖

圖2-36 采用上單翼布局的輕型飛機(jī)

圖2-37 采用下單翼布局的戰(zhàn)斗機(jī)

圖2-38 采用中單翼布局的戰(zhàn)斗機(jī)

在設(shè)計(jì)時(shí)采用哪一種氣動(dòng)布局,取決于很多方面的因素。上單翼布局氣動(dòng)安定性好,適合對安定性要求高的飛機(jī);下單翼適合對機(jī)動(dòng)性要求高的戰(zhàn)斗機(jī),此外,下單翼由于機(jī)翼可以保護(hù)乘客,也廣泛用于客機(jī);中單翼布局的氣動(dòng)干擾小,在戰(zhàn)斗機(jī)中使用較多。在結(jié)構(gòu)方面,上單翼機(jī)翼、下單翼機(jī)翼的貫穿性較好,有利于提高結(jié)構(gòu)效率。

2.2.1.3 上反翼、下反翼和無上反翼

從飛機(jī)的前視圖看,機(jī)翼通常不是水平的,而是與水平面之間有一定的夾角,這個(gè)夾角被稱為機(jī)翼的上反角Γ(圖2-39)。相對于水平面來說,翼尖高于翼根的機(jī)翼稱為上反翼,此時(shí)上反角為正;翼尖低于翼根的機(jī)翼稱為下反翼,此時(shí)上反角為負(fù),稱為下反角;翼尖和翼根平齊的機(jī)翼稱為無上反翼。

圖2-39 機(jī)翼上反角示意圖

上反翼的氣動(dòng)安定性較好,適用于對穩(wěn)定性要求高的飛機(jī),如民航客機(jī)(圖2-40);下反翼氣動(dòng)安定性不好,適用于對機(jī)動(dòng)性要求高的飛機(jī),如戰(zhàn)斗機(jī)。

圖2-40 機(jī)翼具有較大上反角的民航客機(jī)

2.2.1.4翼面的安裝角

機(jī)翼/水平尾翼的安裝角用以表示機(jī)翼/水平尾翼和機(jī)身軸線之間的夾角φ(從側(cè)視圖方向看),一般將機(jī)身軸線與機(jī)翼/水平尾翼翼根處翼型弦線的夾角定義為安裝角(圖2-41)。相對于機(jī)身軸線來說,前緣高后緣低的機(jī)翼/水平尾翼,其安裝角為正,反之為負(fù)。

圖2-41 機(jī)翼安裝角示意圖

將機(jī)翼/水平尾翼和機(jī)身之間設(shè)置一定的安裝角,主要原因是使得飛機(jī)在某種飛行狀態(tài)下(通常為巡航狀態(tài))具有較高的氣動(dòng)效率,減小阻力。

機(jī)翼安裝角的確定是個(gè)氣動(dòng)設(shè)計(jì)問題,通常要用風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)來解決。不同飛機(jī)機(jī)翼的安裝角不同,對大型運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)安裝角一般取為2°~6°。水平尾翼相對于機(jī)身軸線來說,其安裝角通常為0°~-2°,這樣相對于機(jī)翼來說,水平尾翼總是處于負(fù)安裝角狀態(tài)。

機(jī)翼和機(jī)身之間的安裝角通常是不變的,因?yàn)楦淖儥C(jī)翼的安裝角對于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和受力非常不利。但水平尾翼的安裝角則有不少飛機(jī)在飛行中是可以變化的,如民航客機(jī)(圖2-42),其通過改變平尾的安裝角來進(jìn)行縱向配平,以減小舵面的偏轉(zhuǎn)角,從而減小駕駛員操縱的桿力和飛機(jī)的阻力。

圖2-42 水平尾翼安裝角可調(diào)的民航客機(jī)

2.2.2 尾翼的布局

尾翼是飛機(jī)中起平衡和操縱作用的部件,包括水平尾翼(簡稱平尾)和垂直尾翼(簡稱垂尾或立尾)。不同飛機(jī)的尾翼在布局形式上也是有很大差別的。尾翼中平尾一般只有一個(gè),垂尾可以有一個(gè)或多個(gè)。按照平尾、立尾之間的相對位置及垂尾的數(shù)目,可以分成單立尾布局、雙或多立尾布局、V形尾翼布局等多種布局形式。

2.2.2.1 單立尾布局

單立尾布局是最為常見的一種尾翼布局形式。根據(jù)立尾相對于平尾的位置,尾翼又可以分為常規(guī)形尾翼、T形尾翼、十字形尾翼。

(1)常規(guī)形尾翼

這種布局形式的尾翼,平尾在垂尾的下面,通常能夠以最輕的結(jié)構(gòu)重量,提供足夠的穩(wěn)定性和操縱性。這種布局形式在飛機(jī)上應(yīng)用最為廣泛,如圖2-43所示。

圖2-43 采用常規(guī)形尾翼的早期戰(zhàn)斗機(jī)

(2)T形尾翼

T形尾翼布局是指平尾位于垂尾頂部的尾翼布局形式。這種布局形式的垂尾往往需要進(jìn)行加強(qiáng),因此要付出一定的重量代價(jià)。這種尾翼布局形式通常在運(yùn)輸類飛機(jī)中使用較多,如圖2-44所示。

圖2-44 采用T形尾翼的民航客機(jī)

(3)十字形尾翼

這種尾翼布局是介于常規(guī)形尾翼布局和T形尾翼布局之間的尾翼布局方案。這種布局的尾翼曾在一些水上飛機(jī)和早期的戰(zhàn)斗機(jī)上(圖2-45)使用,當(dāng)前使用較少。

圖2-45 采用十字形尾翼的戰(zhàn)斗機(jī)

2.2.2.2 雙或多立尾布局

雙或多立尾布局通常包括常規(guī)雙立尾布局、雙尾撐雙立尾布局、H形尾翼布局和三立尾布局。常規(guī)雙立尾布局是指在機(jī)身上裝有兩個(gè)立尾的布局形式,這種布局通常在現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)中廣泛使用(圖2-46),以增加航向安定性。雙尾撐雙立尾布局是指在向后延伸的兩個(gè)尾撐(實(shí)際上也可以稱為機(jī)身,只是因?yàn)楸容^細(xì)長,通常被稱為尾撐)上安裝兩個(gè)立尾的布局形式,通常在一些無人機(jī)和早期的轟炸機(jī)中使用,如圖2-47所示。H形尾翼布局通常在大型運(yùn)輸機(jī)中使用,是一種在平尾兩端安裝兩個(gè)立尾的布局形式,從前后看平尾和立尾構(gòu)成一個(gè)H字樣,故稱為H形尾翼,如圖2-48所示。飛機(jī)一般情況下很少使用三立尾氣動(dòng)布局。

圖2-46 常規(guī)雙立尾布局戰(zhàn)斗機(jī)

圖2-47 雙尾撐雙立尾布局的早期戰(zhàn)斗機(jī)

圖2-48 H形尾翼布局的運(yùn)輸機(jī)

2.2.2.3 V形尾翼布局

V形尾翼具有較小的干擾阻力。通??梢苑譃檎齎形尾翼(圖2-49,兩片尾翼向上張開)和倒V形尾翼(兩片尾翼向下張開)。此外,還有一些特殊布局形式的尾翼,如Y形尾翼(圖2-50)、環(huán)形尾翼等。

圖2-49 V形尾翼飛機(jī)

圖2-50 Y形尾翼無人機(jī)

2.2.3 動(dòng)力裝置的布置

動(dòng)力裝置是飛行器的重要部件,其主要部件就是發(fā)動(dòng)機(jī)。所有帶動(dòng)力的飛行器在設(shè)計(jì)時(shí)都需要綜合考慮飛行器氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)的一體化設(shè)計(jì)。鑒于發(fā)動(dòng)機(jī)對于飛行器的重要性,且很多飛行事故往往都是由于發(fā)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致的,人們通常把發(fā)動(dòng)機(jī)比作飛行器的心臟。

發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式通常有單發(fā)、雙發(fā)、多發(fā)(包括三發(fā)、四發(fā)及以上)幾種(圖2-51)。其中,單發(fā)和雙發(fā)比較常見;多發(fā)布置中,四發(fā)形式用得比較多,三發(fā)形式通常需要將其中一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)身尾部,目前用得較少。也有像B-52那樣的八發(fā)形式的動(dòng)力裝置,每兩發(fā)一組,共構(gòu)成四組。

圖2-51 發(fā)動(dòng)機(jī)的布局

具體而言,飛機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置與發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)目及形式有關(guān)。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)以及渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī);前三種需要使用外露螺旋槳或者槳扇(與螺旋槳類似),而渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)沒有外露的螺旋槳或者槳扇。因此,對發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式進(jìn)行分類時(shí),通常按照有無外露螺旋槳(包括槳扇)進(jìn)行進(jìn)一步的分類。關(guān)于槳扇,目前成功應(yīng)用的只有俄羅斯的安-70運(yùn)輸機(jī),在此不作詳細(xì)介紹,感興趣的讀者可以查閱相關(guān)資料。

2.2.3.1 驅(qū)動(dòng)螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的布置

驅(qū)動(dòng)螺旋槳產(chǎn)生拉力或推力的發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上目前多安裝一臺(tái)、兩臺(tái)或四臺(tái)(圖2-52~圖2-57);多采取的是拉進(jìn)式布局,即螺旋槳在發(fā)動(dòng)機(jī)之前,發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)頭或機(jī)翼前緣。另一種是推進(jìn)式布局,即發(fā)動(dòng)機(jī)裝于機(jī)翼后沿或機(jī)身后段。推進(jìn)式布局可以使機(jī)翼位于螺旋槳的滑流之外,有利于降低阻力,但通常主起落架相對較高,會(huì)一定程度地增加重量,而且發(fā)動(dòng)機(jī)在地面工作時(shí)冷卻條件也較差。對于雙發(fā)布局,也有采用一推一拉形式的。

圖2-52 拉進(jìn)式單發(fā)活塞式螺旋槳布局

圖2-53 推進(jìn)式單發(fā)活塞式螺旋槳布局

圖2-54 拉進(jìn)式雙發(fā)渦輪螺旋槳布局

圖2-55 一推一拉雙發(fā)活塞式螺旋槳布局

圖2-56 拉進(jìn)式四發(fā)渦輪螺旋槳布局

圖2-57 多發(fā)拉進(jìn)式電動(dòng)螺旋槳布局

2.2.3.2 噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的布置

渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇這兩類發(fā)動(dòng)機(jī),由于都沒有外露螺旋槳,其在飛機(jī)上的安裝位置相似,這里都統(tǒng)稱為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。關(guān)于這兩類發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別和聯(lián)系,將在第五章進(jìn)行詳細(xì)介紹。

單臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)多裝在機(jī)身后段或機(jī)身下部,如圖2-58所示。這種布置方式有利于維護(hù)修理,只要將機(jī)身后段拆卸開就行了;同時(shí)還可讓出機(jī)身短艙或前段的空間,以便容納人員和武器裝備。這種發(fā)動(dòng)機(jī)安排方式主要用于戰(zhàn)斗機(jī)。也有將單臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)背在機(jī)身后段的形式。

圖2-58 單臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局

兩臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有幾種安排方式。常見的一種是把兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)各裝在機(jī)身兩側(cè)的短艙內(nèi),或機(jī)身的后部和腹部,如圖2-59、圖2-60所示。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)身空間大,裝載的人員和設(shè)備多。但其構(gòu)造比較復(fù)雜,而且還會(huì)增大阻力。

圖2-59 采用兩側(cè)進(jìn)氣雙發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的戰(zhàn)斗機(jī)

圖2-60 采用腹部進(jìn)氣雙發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的戰(zhàn)斗機(jī)

第二種雙發(fā)的安排方式是把發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)翼下的吊艙內(nèi),常見于運(yùn)輸機(jī)和客機(jī),如圖2-61所示,通常稱為翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)布局。這種方式的好處是減少發(fā)動(dòng)機(jī)短艙和機(jī)翼的干擾,對提高最大升力系數(shù)有利;可采用全翼展的襟翼。另外,由于短艙離地近,維護(hù)比較方便,但易于吸入塵土。

圖2-61 采用翼吊式雙發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的民航客機(jī)

雙發(fā)的第三種安排方式是把兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并列在后機(jī)身外部的兩側(cè),通常稱為尾吊式發(fā)動(dòng)機(jī)布局,如圖2-62所示。其優(yōu)點(diǎn)是座艙內(nèi)噪聲小,機(jī)翼上沒有發(fā)動(dòng)機(jī)短艙的干擾,氣動(dòng)性能較好;進(jìn)氣和排氣通道較短,因而能量的損失較少。但這種安排的機(jī)身構(gòu)造相對較復(fù)雜。

圖2-62 采用尾吊式雙發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的客機(jī)

三臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)多用于運(yùn)輸機(jī)。其安排方式有兩種。一種是兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并列裝在機(jī)身后段,另一臺(tái)裝在垂直尾翼上(或后機(jī)身上),如圖2-63所示。另一種三發(fā)的安排方式是,把兩臺(tái)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)翼下的吊艙內(nèi),另一臺(tái)安裝在垂直尾翼上(或后機(jī)身上),如圖2-64所示。

圖2-63 采用尾吊式三發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的客機(jī)

圖2-64 采用翼吊/尾吊混合的三發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的KC-10空中加油機(jī)

四臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的安排方式比較常見是將四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都置于機(jī)翼下的吊艙內(nèi),如圖2-65所示。當(dāng)然也可以采用其他的一些形式,但不常見。采用四臺(tái)以上發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)比較少見,比較有名的有B-52轟炸機(jī),采用八臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),分四組吊掛在機(jī)翼下面,如圖2-66所示。

圖2-65 采用翼吊式四發(fā)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的運(yùn)輸機(jī)

圖2-66 采用翼吊式八發(fā)四組噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)布局的B-52轟炸機(jī)

2.2.4 起降裝置的布置

飛機(jī)要進(jìn)行起飛、著陸和地面停放,就需要用到起降裝置,通常也稱為起落架。起降裝置的功用是可以吸收著陸沖擊能量,減小沖擊載荷,改善滑行性能。飛機(jī)的起降裝置是多種多樣的,下面首先對起降裝置的種類進(jìn)行介紹。

2.2.4.1 起降裝置的種類

飛機(jī)的起降裝置多種多樣,如許多飛機(jī)使用的輪式起落架(圖2-67),輕型直升機(jī)和雪地起降飛機(jī)用的滑橇式起落架(圖2-68),水上飛機(jī)和水上直升機(jī)使用的浮筒式起落架(圖2-69,該機(jī)除了機(jī)翼兩側(cè)有浮筒外,機(jī)身也做成船身樣式);還有一些飛機(jī)使用的特殊起降裝置,如無人駕駛飛機(jī)的滑軌彈射器(圖2-70)和小車式起落架(僅用于滑跑,離地時(shí)與無人機(jī)分離;如圖2-71)等。某些飛機(jī)還帶有兩種起降裝置,如水陸兩用飛機(jī)既有在水上起降的浮筒,也有在陸地上使用的輪式起落架。有些飛機(jī)的起飛裝置和著陸裝置是不同的,如無人駕駛飛機(jī)用滑軌彈射起飛(或滑跑起飛,或手拋起飛),但使用降落傘回收,如圖2-72所示。輪式起落架是使用最為廣泛的一種起降裝置。

圖2-67 民航客機(jī)使用的輪式起落架

圖2-68 輕型飛機(jī)使用的滑橇式起落架

圖2-69 水上飛機(jī)使用的浮筒式起落架

圖2-70 無人機(jī)使用的滑軌彈射器

圖2-71 無人機(jī)使用的小車式起落架

圖2-72 無人機(jī)使用的降落傘

2.2.4.2 輪式起落架的布置形式

輪式起落架在飛機(jī)上的布置一般為三點(diǎn)方式,根據(jù)主輪相對重心的位置不同,起落架有三種布置形式:后三點(diǎn)式、前三點(diǎn)式、自行車式,如圖2-73所示。

圖2-73 輪式起落架的布置形式

(1)后三點(diǎn)式

這種起落架布局形式,在飛機(jī)重心前并排安置兩個(gè)主輪,在飛機(jī)尾部有一個(gè)較小的尾輪[圖2-73(a)、圖2-74]。

圖2-74 采用后三點(diǎn)式起落架的特技運(yùn)動(dòng)飛機(jī)

20世紀(jì)40年代中葉以前,后三點(diǎn)式起落架在裝有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)上曾得到廣泛應(yīng)用。它的優(yōu)點(diǎn)是:在飛機(jī)上易于安裝尾輪,結(jié)構(gòu)簡單,尺寸、重量都較小;著陸滑跑時(shí)迎角大,可利用較大的阻力來進(jìn)行減速,縮短滑跑距離。其缺點(diǎn)是:在大速度滑跑時(shí),遇到前方撞擊或強(qiáng)力剎車時(shí),容易發(fā)生倒立;速度較大時(shí)著陸容易跳起,造成低空失速;滑跑過程中方向穩(wěn)定性差;起飛滑跑時(shí)機(jī)身仰起,飛行員視界不好。

(2)前三點(diǎn)式

前三點(diǎn)起落架布局形式,在飛機(jī)重心后并排安置兩個(gè)主輪,在飛機(jī)前部有一個(gè)前輪[圖2-73(b)、圖2-75]。

圖2-75 采用前三點(diǎn)式起落架的教練機(jī)

20世紀(jì)40年代后,前三點(diǎn)式起落架得到廣泛應(yīng)用。它的主要優(yōu)點(diǎn)是:前輪遠(yuǎn)離飛機(jī)重心,允許主輪強(qiáng)力制動(dòng)而無倒立危險(xiǎn),因此能有效地縮短著陸滑跑距離;飛機(jī)滑跑方向穩(wěn)定性好,起飛著陸容易操縱;機(jī)身軸線與地面基本水平,可避免噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉄龎呐艿?;飛行員視界好。其缺點(diǎn)是:前起落架承受的載荷大,構(gòu)造復(fù)雜,尺寸大,重量大;前輪會(huì)產(chǎn)生擺振現(xiàn)象,因此要有防止擺振的措施。

對于重型飛機(jī),為了減小對跑道的壓力,同時(shí)也為了避免機(jī)體承受過大的集中載荷,在前三點(diǎn)式的基礎(chǔ)上主起落架采用多輪多支柱式起落架。圖2-76(a)為美國C-5運(yùn)輸機(jī)起落架機(jī)輪的布置圖以及主起落架的圖,它共有四個(gè)主起落架,每個(gè)主起落架上有6個(gè)機(jī)輪,加上前起落架的4個(gè)機(jī)輪一共有28個(gè)機(jī)輪。圖2-76(b)為俄羅斯的安-225大型運(yùn)輸機(jī),前起落架有4個(gè)機(jī)輪,主起落架一邊有14個(gè)機(jī)輪,共32個(gè)機(jī)輪。

圖2-76(a) 美國C-5運(yùn)輸機(jī)起落架機(jī)輪布置(左上)及主起落架(右上、下)

圖2-76(b) 俄羅斯安-225大型運(yùn)輸機(jī)的主起落架

(3)自行車式

自行車式起落架布局形式,兩個(gè)主輪分別布置在機(jī)身下重心前后,為防止地面停放時(shí)傾倒,另有兩個(gè)輔助小輪對稱安裝在機(jī)翼下面[圖2-73(c)、圖2-77]。

圖2-77 采用自行車式起落架的垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)

自行車式起落架主要用于不宜布置三點(diǎn)式起落架的飛機(jī)上,如上單翼的轟炸機(jī),起落架無法安裝在機(jī)翼上,而機(jī)身中部有炸彈艙口,起落架不能布置在重心附近,因而采用自行車式。自行車式起落架由于沒有左右主輪,因此不能采用主輪剎車方式轉(zhuǎn)彎,在前輪需加裝轉(zhuǎn)彎操縱裝置,使得結(jié)構(gòu)重量加大。另外,由于前輪離重心相對較近,承受載荷較大,起飛時(shí)不易離地,常采用伸長前起落架支柱或縮短后起落架支柱的方法來增大迎角幫助起飛。

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