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【航化说】飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

来源:航化网发表时间:2025-08-08 17:56:22浏览量:755

起落架装置是飞行器重要的具有承力兼操纵性的部件,在飞行器安全起降过程中担负着极其重要的使命。它就像人的两条腿,飞机在地面运动要靠它,从空中到地面之间的切换,承受着最大压力的也是它,今天我们就来聊聊关于飞机起落架的那些事。

起落架的“诞生”

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

1903年12月17日,人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操纵的重于空气的飞行器成功飞行。这就是莱特兄弟制造的“飞行者1号”。然而在这架飞机上,并没有现代起落架的影子,而是有一对类似滑橇的装置。

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

起落架最早出现在1906年上天的山度士·杜蒙(Santos-Dumont)的14-Bis飞机上,飞机下方像自行车一样的装置就是现代起落架的雏形。那个年代,平滑橇、雪橇和自行车轮是起落架的首选。在采用轮式起落架以后,飞机在地面的移动、起飞前滑跑和着陆性能都有了很大的提高。

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

第一次世界大战时期的飞机

随着飞机的迭代,提高飞机的起飞和着陆性能,就成了急需解决的问题。到了第一次世界大战,起落架形式有所改进,但结构仍比较简单,多是后三点式,其结构一般是采用连接到机身上的相当粗糙的支柱和具有某种程度缓冲的装置,它的缓冲作用是用缠绕在轴上的松紧绳来实现的。

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

伊尔-2

到了二次世界大战期间,几乎所有的战斗机和一部分轻型轰炸机也都采用后三点式,也就是说机翼下方两个起落架与尾翼下方一个起落架,成倒三角形。到了20世纪50年代的喷气时代,大部分飞机都改用了前三点式起落架布局。如今,只有少数小型飞机和一些军用飞机使用不同的设计。

起落架的种类

起落架发展至今,常见的样式有前三点式起落架、后三点式起落架和多支柱式起落架等。

后三点式起落架

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

一战前后到二战这段时间,大部分飞机的起落架形式是后三点式。有两组主轮及一组尾轮支撑整个飞机,飞机的中心在主轮后。这种形式的起落架最大的优点是结构简单,落地时三组机轮可以同时触地。而且,飞机有一个向上的迎角,在起飞的时候升力可以很快达到起飞要求,需要的跑道更短。

不过这种形式的起落架也有其缺点,由于主轮高度比尾轮高,造成飞机在地面上有一个正迎角,飞行员总是要“仰望星空”,地面视野比较受限。所以起飞时飞机进入跑道后要先“扭一扭”,即左右转向,飞行员通过左右转向目视跑道尾端来确认对正跑道后,再加速起飞。

前三点式起落架

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

目前绝大多数飞机都采用前三点式起落架。前轮为单支柱双轮结构,两个主起落架安装在机翼翼根处,飞机的大部分载荷由两个主起落架承担。

前三点式起落架着陆简单,操纵转弯较灵活,安全可靠,在主轮接地时,作用在主轮上的撞击力使飞机迎角迅速减小,从而保证安全。具有良好的方向稳定性,保证飞机在侧风等情况下的安全着陆。与后三点式相比,前三点式起落架无倒立危险,允许强烈制动,从而减小飞机着陆后的滑跑距离。

并且前三点式起落架能让飞机处于水平或者接近水平的姿态,当飞机在地面上时不会影响飞行员的视野,而涡喷发动机向后排出的高温废气也不会直接喷在地面上,影响跑道环境。

多支柱式起落架

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

多支柱起落架是从前三点式起落架衍生出来的一种形式,常见于大型运输机。除了位于机头的前起落架和位于机翼下方的主起落架支柱外,在机腹中央还安装了额外的起落架支柱。

这样做的初衷主要是由于大型运输机的重量很大,三个支柱所承担的载荷比较大,设置多根支柱可以有效减小每个支柱上的载荷,并且可以降低对于飞机跑道的要求。一般多支柱的起落架系统,都安装了刹车装置,以吸收大型飞机着陆时的巨大能量。

飞机起落架的重要性

飞机起落架:从“自行车轮”到“国脚”的传奇进化

起落架示意图

飞机起落架的主要组件包括减震支柱、主起落架和前起落架。减震支柱是液压或气压系统,有助于吸收起落和在崎岖地形上行驶时的冲击力。主起落架和前起落架是将减震支柱与飞机机架连接的支撑结构。轮子和刹车则安装在起落架上,让飞机在地面上滚动并停止。

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飞机起落架

飞机有四大关键部件:发动机、起落架、机翼、机身。其中,起落架是飞机起飞、降落时的关键受力部件,号称乘客“生命的支点”,其安全性和可靠性至关重要。

有统计显示,航空事故约一半都发生在起飞与着陆阶段。作为起飞和降落阶段的关键部件,起落架的安全性和可靠性对飞机的重要性可见一斑。据了解,为保证飞机在起降阶段能够正常收放,通常飞机的每个起落架有三套控制系统,一套常用,一套备用,一套应急,确保万无一失。

飞机起落架用的是什么材料

想要承受上百吨的重量,起落架的材料必然需要有超高的强度,普通的钢材则难以胜任。目前全球使用比较广泛的是低合金超高强度钢,这其中有美国的300M、俄罗斯的30xrCH2A、法国的35NCDI6等,这些超高强度钢的抗拉强度普遍在1800MPa以上,是常用45号钢抗拉强度的3倍。比如300M的抗拉强度为1960到2100MPa,35NCDl6抗拉强度超过1850MPa,30xrCH2A抗拉强度为1800-2000MPa。300M是当今性能最好、应用最广泛的起落架用钢。

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国产300M钢

2009年中国钢铁企业开始300M超高强度钢研制攻关,对300M钢不再使用传统的转炉生产,而是采用真空感应+真空自耗重熔工艺(VIM+VAR),通过真空熔炼,使成分控制更精确、杂质含量更低、夹杂物更少而且具有良好铸锭组织改善加工成型性能。

经过先后几十批次工业化生产试制,中国的300M钢研制先后突破了40t电炉超纯净冶炼、大规格电极锭浇注、φ810mm钢锭真空自耗炉熔炼、φ400mm规格棒材锻造加工、棒材退火以及检测等多项工艺技术难关,2014年获得了规定最严格级别B类300M钢生产许可证,2016年成功通过了供应商认证,拥有了合格供应商资质,正式供货用于C919起落架制造。

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商飞C919

国产300M的成功,其意义不仅仅体现在国产化所带来的成本下降,更主要的是突破了发达国家在大飞机关键零部件上的技术封锁,让国产大飞机拥有了一双强健的“国脚”。

起落架,这个看似简单的部件,实则承载着飞机安全起降的重任。从早期的滑橇装置到现代复杂的可收放系统,起落架的发展历程见证了人类航空技术的不断进步。未来,随着科技的不断创新,这凝聚着智慧与汗水的“生命支点”,必将承载着中国航空的雄心,以更卓越的姿态,守护每一次起落平安,助力中国制造的银鹰飞得更高、更远、更稳。

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关键词: 飞机起落架 C919

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