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航空器起落架設置方式是指航空器起落架支柱(支點)的數目,與其相對於航空器重心的設置點。目前航空器廣泛採用的起落架型式,分類為以下四種。

壹、後三點式起落架
此型起落架有一個尾支柱和兩個主起落架(Main landing gear),並且飛機的重心在主起落架之後。後三點式起落架結構簡單,適合於低速飛機,因此在1940年代以前曾獲得航空器工程師廣泛的採用。目前此型起落架仍主要使用於裝有活塞式發動機的輕型、超輕型低速飛機及直昇機、旋翼機上。後三點式起落架具有以下兩項優點:

一、在機身上容易裝置尾輪(Tail landing gear)。與前輪相比,尾輪結構簡單,尺寸、重量都較小。

二、飛機於正常落地時,三個機輪同時觸地,這就意味航空器在滑降(落地過程的第四階段)時的型態與地面滑行、停放時的型態相同。

可使在地面滑跑時具有較大的攻角,因此可利用飛機本身所產生的阻力來減速,從而可以減小落地時的滑行距離。因此在早期發展的飛機,大部分採用後三點式起落架設置方式。然而隨著飛機快速的發展,飛行速度不斷提昇,後三點式起落架產生了以下四項缺點:

一、在高速滑行時,遇到前方不明物體撞擊或受到地面不平整而強烈振盪,容易使飛機發生為險的倒立現象(即航空界人士俗稱的拿大頂)。爲了防止飛機於落地時發生倒立的意外狀況,使用此型式起落架的飛機被限制不允許起落架承受強烈振盪現象,故落地後飛機滑行的距離增加。

二、若飛機落地時實際速度大於規定值,則容易發生“跳躍”現象。因爲在這種情況之下,飛機在觸地時實際攻角將小於規定值,使機尾擡起僅有主輪觸地。觸地瞬間作用在主輪的衝擊力將産生使航空器攻角增大,機首上揚,此時航空器實際速度將大於規定值,會導致機翼升力大於飛機重量,而使航空器呈現起飛狀態。以後由於速度很快減小而使飛機再一次飄降。這種使飛機不斷起飛飄降的現象,稱爲“跳躍”。若飛機落地的實際速度遠大於規定值,則跳躍高度將會變得更高,而飛機於此高度往下飄落,就有可能發生重落地使航空器結構受損。

三、因為飛機在起飛、降落滑行時狀態最不穩定,若在滑行的過程中受到某些外力干擾,如側風或跑道鋪面不平,使兩邊機輪的接地磨擦阻力不相等,而使飛機相對其軸線轉過一固定角度,此時在支柱上形成的摩擦力將産生相對於飛機重心的力矩,會使飛機轉向更大的角度。

四、在停放、起降滑行時,前段機身仰起,因而向下的視野不佳。

由於以上的缺點,使得後三點式起落架在飛機上的主導地位逐漸不保,於1940年代末期便被前三點式起落架漸漸取代,目前只有少數小型、低速飛機及部份直昇機、旋翼機仍採用後三點式起落架。

貳、前三點式起落架
此型起落架有一個鼻輪(Nose landing gear)支柱和兩個主起落架,並且飛機的重心在主起落架之前,鼻輪一般採兩輪並列式(Double)採並列式較多。前三點式起落架是目前大多數各式飛機所採用的起落架設置方式,與後三點式起落架相較,前三點式起落架更適合於追求高速的飛機於起降階段使用。此外前三點式起落架的設置方式,獲得部份飛行速度較高的直昇機採用。前三點式起落架有以下四項優點:

一、落地方式簡單,安全可靠。若落地實際速度大於規定值,則在主輪觸地時,作用在主輪的衝擊力使飛機攻角急劇減小,故不可能産生如後前三點式起落架的“跳躍”現象。

二、具有良好的方向穩定性,在側風落地時較安全。於地面滑行時,操縱轉彎比較靈活。

三、不會產生如前三點式起落架使飛機倒立的危險情形,因此允許起落架承受強烈振盪,因此可以縮短飛機於落地後的滑行距離。

四、在停放、起降、滑行時,飛機機身處於水平或接近水平的狀態,因此向下的視野較好,同時飛機若裝用噴射發動機所排出的高溫廢氣不會直接噴向跑道鋪面,對跑道鋪面的影響較小。

但前三點式起落架因設置方式因素,仍存在以下四項缺點:

一、鼻輪起落架位置及艙位安排比較困難,尤其是對於單發動機的飛機,機身前段可利用的剩餘空間很小。

二、鼻輪起落架承受的負荷大、尺寸大、構造複雜,因此重量大。

三、於落地滑行時由於處在攻角小的狀態,因此不能充分利用空氣的阻力進行控制。在不平整的跑道上滑行時,超越障礙(如溝渠蓋板、土堆等)的能力也較差。

四、鼻輪會産生擺盪振動現象,故需要有防止擺盪振動的設備及改善措施,如此又增加了鼻輪起落架的複雜程度及重量。

雖然有上述的情形,由於現代飛機的落地速度較大,為確保飛機在落地時的安全,於是起落架的設置方式為航空器設計上首要考量的因素,而前三點式在此方面與後三點式相比有著明顯的優勢,因此獲得到航空工程師們廣泛的採用。

參、自行車式起落架
自行車式起落架的特色為除了在飛機重心前後各有一個主起落架外,還具有翼下支柱,即在航空器的左、右主翼下各有一個輔助輪。

無論是前三點式起落架或後三點式起落架,其主輪皆設置在主翼下方,因此在飛行時主輪皆收入主翼之內。但有一些固定翼航空器的主翼翼剖面非常薄,或是有主翼翼樑及其它次系統設備佔去主起落架的艙位,因此主起落架很難收入主翼內部並整合於機身,此類型飛機(尤其是將機身下方空間利用為空載武器艙的轟炸機)皆採用自行車式起落架,如波音(Boeing)B-52、馬雅薩奇夫(Myasishchev)M-4。由於自行車式起落架的兩個主輪都在機身軸線上,飛行時直接收入機身起落架艙內,故只在左右主翼下方各設置一個較小的輔助輪。雖然自行車式起落架解決了主起落架收放的問題,但同時也有以下三項缺點:

一、前主輪起落架承受的負荷較大,因而使尺寸及重量大增。

二、在起飛滑行時不容易離地升空,而使起飛滑行距離增大。爲使飛機達到起飛攻角,因此必須修改起落架機構,如在起飛滑行時伸長前主輪起落架支柱長度或縮短後主輪起落架支柱長度。

三、不能採用主輪刹車的方式使飛機於滑行道轉彎,而必須採用液壓轉向機構方能使航空器於滑行道轉彎。

由於以上不利的因素,除非是飛機在飛行操作上有其特殊需求,一般皆不採用自行車式起落架。目前僅有少數飛機採用這種起落架設置方式,如英國航太(BAE)的獵鷹式(Harrier)垂直起降攻擊機、雅克列夫(Yakovlev)Yak-25/28系列攔截機、洛克希德(Lockheed)U-2/TR-1偵察機等。

肆、多支柱式起落架
多支柱式起落架的設置方式與前三點式起落架類似,飛機的重心在主起落架之前,但其有多個主起落架支柱,一般用於大型軍用及商用機上。如起飛重量均在350,000kg以上的波音747-400客機及洛馬(Lockheed Martin)C-5運輸機,此外起飛重量在210,000kg左右的客機如麥道(McDonnell Douglas)MD-11及其軍用型的KC-10A、伊留申(Ilyushin)Il-86。此類型航空器的起落架支柱下機輪裝置方式,主輪為四輪或六輪台車式(Bogie),如採六輪台車式主輪的圖波列夫(Tupolev)Tu-154M及波音777-200客機。採用多支柱、多機輪的起落架可以降低對跑道的重量壓力,增加大型機起降時的安全性。

在這四種設置方式中,前三種是最基本的起落架型式,多支柱式可以看作是前三點式的改良型式。目前在現代固定翼航空器中,最爲廣泛採用的起落架設置方式為前三點式。

伍、起落架間距
A.機輪左右間距
左右兩支主輪的間距(Wheel track),對多機輪的主輪的機身而言,各主輪相互間的中心點,或各主輪各中心線的間距而稱之。亦稱為輪距(Tread)。

B.機輪前後間距
與機身軸線平行所測量的鼻輪中心線至主輪中心的間距(Wheel base)。如波音KC-135機身左右各有兩支主輪,則以其單邊各主輪中間點與鼻輪中心線之距離稱之。
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