直升机的起落架(landing gear)不仅在飞机地面滑行、起降和停放过程中起着支撑机体重量、吸收冲击、提供地面移动能力等关键作用,还直接影响飞行器的重量、空气动力性能、结构复杂度及维护成本。
根据使用场景、机型结构及任务需求的不同,直升机起落架主要可分为轮式(wheeled)、滑橇式(skid)、浮筒式(pontoon)、水陆两栖(amphibious)等多种形式。
本文重点对最常见的轮式与滑橇式两大类起落架的形式、种类、技术特点、典型应用及代表机型进行深入接受,并在文末对二者进行对比总结,供各位业内同仁及爱好者参考阅读。
轮式起落架根据机体的布局、轮组数量和功能特点,一般可分为以下几种主要形式:
构型:机头设有单独的前轮(nose wheel),机身两侧各有一个主轮(main wheels),共计三个轮组。
对比:通常来说,前三点起落架直升机着陆稳定性好、滑行稳定性好,所以很少出现“拿大顶”的情况。需要说明的是,“拿大顶”情况不仅仅出现在固定翼。
问题:通过三点式“前”“后”的例举,我们会发现,很多后三点式的直升机都为武装型、军用型,大家知道是为什么吗?
构型:机身中央纵向布置两组轮式起落架,分别位于机头下方和机身后部,呈纵列排列,有时在两侧机身还可加辅助短滑橇或小轮(像不像儿童自行车)。
构型:除基本的三点式布局外,在机身两侧或机尾另增支撑轮,以分担更重的负载或增强地面滑行稳定性。
有的轮组设计为可收放式,可在机翼、尾鳍或机身内折叠收起,以减少空中阻力,提高巡航速度和燃油经济性,缺点是结构复杂; 应用于高性能公务直升机及军用攻击直升机。
多采用油气减震支柱,能够在不平场地吸收较大冲击,提升乘坐舒适性和机体寿命。
相对于滑橇起落架更为复杂,增设刹车管路、转向机构与收放机构,带来额外重量与维护成本。
整体重量高且在展开状态下形成显著空气阻力,影响爬升率与燃油经济性;可收放设计可部分缓解此问题。
减震支柱(Shock Strut):主流减震方式为油气联动式,依靠压缩空气油液组合吸收垂直冲击;轻型直升机也有简单靠弹性材料避震。
刹车系统(Wheel Brake):双钳盘/多钳盘式碟刹或鼓刹,依据机型重量与速度需求选配,配合停留刹车(parking brake)可在坡度较大机坪上锁定位置(需额外物理轮挡)。
主动转向(Steerable Nose Wheel):前轮连接操纵杆,通过脚蹬操纵,实现地面转向。
差速制动(Differential Braking):对无转向机构的主轮,通过左右轮制动差异来辅助转向。
电动或液压驱动:借助液压缸或电动执行器驱动伸缩臂,折叠入机身或机翼舱内。
锁定机构:收放后需通过机械或液压锁止,确保起落架在飞行及着陆阶段受力可靠。
Tips:主动转向操纵、减震支柱、刹车系统、收放机构等虽然增加了设计复杂性及重量,但是获得的便利条件更多,更适用于大型或重型直升机。
当今世界最大民用/军用直升机,机腹与机尾采用多轮分布式支撑,地面承载重量大。
滑橇式起落架以其结构简单、重量轻、维护成本低而在轻小型直升机中得到广泛应用。
简单由两根并行钢管(或铝合金/钛合金管)通过支柱固定在机身下方,两端带有拖鞋板(skid shoe)以减少对地面磨损。
在滑橇与支柱接口处加装橡胶减震弹簧或尼龙绳束,提高冲击吸收能力,适用于较粗糙着陆环境。
注意,这种没有见过,但是有过这方面的设计论文(专利),说是可在机舱侧壁或机身两侧折叠收起,用于搭载在船舷或狭小机库中。
省去了复杂的减震支柱及液压系统,整体结构以钢/铝管为主,易于检修与更换。
相比轮式减轻约20–50kg(小型机),有助于提高有效载荷与燃油经济性。
无专门减震装置,着陆冲击通过滑橇管直接传递至机身结构,需要飞行员选用柔着陆技术。
滑板鞋套(Skid Shoes):铝合金或塑料制耐磨滑块,可定期更换;雪地可选配宽体滑雪板式鞋套。
飞行员技巧:滑橇机型往往要求飞行员采用柔着陆技术(flare & cushion),通过降低垂直速率来减少冲击。
附件减震:部分轻型/超轻型直升机采用橡胶板或尼龙绳索在滑橇与支柱处提供有限的震能耗散。
轻型双座/四座训练与通勤机,价格经济,维修方便,适合农业喷洒、教学和航拍。
如需在崎岖野外、临时场地或雪地、冰面执行任务,且对成本敏感,则滑橇式更优。
滑橇式虽节省重量与成本,但对飞行员着陆技巧要求更高,且场地柔软度需求更严格。
若机型定位于高速巡航公务/搜索攻击任务,且对燃油经济性有较高要求,应考虑可收放轮式;
若机体结构或成本不允许收放机构,可在空速及任务规划中考虑滑橇机的性能曲线.环境与法规
某些国家/地区对地面滑行监管严格(需划定航道),此时轮式机型地面运营更易合规;