航空问题:你认识几架直升机的“腿”吗?

近年来,随着直升机在军民领域使用越来越广泛,直升机的身影也越来越频繁地出现在大众的视野中。在大家为直升机垂直起降的飞行技艺感叹的同时,是否留意过它的“腿”?是否好奇设计师们是依据什么为直升机“接腿”的?

今天我们就聊聊直升机的腿——

直升机的“腿”,设计师们称之为起落架。起落架作为连接机体和地面的重要支点,是保障直升机起降安全的关键部件。目前世界上常见的直升机起落架有两种,一种是滑橇式起落架,一种是轮式起落架。

滑橇式起落架

滑橇式起落架出现的比轮式起落架要晚一些。当人们把橡树木片固定在轮式起落架上以适应松软着陆场地的时候,滑橇式起落架诞生了。经过这么多年的系统发展,如今的滑橇式起落架早已脱胎换骨,变得更加科学、更加实用。

以外形看,滑橇式起落架酷似一双滑雪板。它主要由横梁和滑管组成,在直升机着陆时通过前、后横梁的弹塑性变形吸能。目前,它是起落架家族最轻巧的一员,最大特点是结构简单、维护方便。

滑橇式起落架的身板虽小,作用却不小,强大的地形适应性是它的一大亮点。它不仅可以在平整的跑道上起降,也能在雪地和沙滩等松软的地面上起降。通过安装浮筒,甚至可以在水面上起降。它在舰载直升机上的应用也很有优势。面对不断摇晃的甲板,滑橇式起落架相对于轮式起落架,着陆时会更加稳定。

但滑橇起落架也有很多缺点,比如:着陆时的塑性变形降低了起落架的使用寿命;无法进行地面滑行和转弯,需要借助拖机轮来移动;滑橇起落架的吸能效率不高,抗坠毁能力较差。这些缺点使得它难以在中型以上吨位的直升机中推广。

轮式起落架

轮式起落架主要由缓冲支柱、机轮、连接机构等组成。其中,缓冲支柱是最主要的吸能部件,其性能的优劣直接决定了起落架结构强度、飞行安全和乘坐舒适性。

目前绝大多数缓冲支柱采用油气式结构,其具有更高的效率和阻尼重量比。在直升机着陆时,活塞挤压油腔内的油液高速穿过节流孔以产生阻尼力,同时压缩气腔内的气体弹簧,将直升机着陆的动能转化为油液的热能与气体的内能,可以有效控制着陆过载。

此外,缓冲支柱还采用了特殊的设计,使得在地面振动环境下(小运动速度)节流阀会自动关闭一部分油孔。显而易见的是,油孔越少,油液阻尼力越大,直升机就越不容易发生地面共振。

和滑橇起落架相比,轮式起落架具有更高的吸能效率和缓冲能力。因为这个特点,轮式起落架在抗坠毁性能方面也具有明显的优势,这点对于保障直升机的着陆安全特别重要。

当直升机遭遇故障,或者在战斗中被击中坠毁时,起落架作为抗坠毁设计的重要组成部分,能够吸收大部分甚至全部的整机坠毁能量,吸能效率可以高达70%~90%,大大提高了直升机的生存率。

轮式起落架在地面移动时很方便,不需要借助其他设备即可实现地面滑行和转弯。同时轮式起落架便于收放,能减小空气阻力,并提高直升机的隐身性能。

除了上述两种常见的起落架种类,为了满足直升机不同使用环境和任务的需要,设计师们大开脑洞,提出了一系列新概念起落架。

自适应起落架:在常规起落架设计技术的基础上融合应用足类机器人运动平衡控制、地形观测重构等技术,使起落架具备环境感知、着陆点规划、起落架结构姿态调节和平衡控制等功能,提高直升机的地形适应能力。

压溃吸能起落架:果断抛去沉重且使用频率较低的高压油腔,大胆使用泡沫铝、胀筒等新式吸能结构,为直升机减轻负担的同时能够提供更好的抗坠毁性能。

相信大家应该对直升机的“腿”已经有了初步的认识。那么在实际的直升机设计中,工程师们又是根据什么来选择“腿”的构型呢?

其实这与直升机的重量、使用环境和任务需求都有关系。滑橇起落架主要用于起飞重量5吨以下的轻型直升机,当直升机的重量较大,或者有抗坠毁需求时,轮式起落架则更受欢迎。此外,新概念起落架的应用还在探索之路上。

起落架是直升机的坚强大“腿”,在可以预见的未来,它将始终支撑着直升机向更高更远处探索。现在的它已经拥有众多构型,为直升机提供多种选择,相信未来还会有更多的构型争相出来与蓝天见面。

同学们,设计师已经准备好了!让我们擦亮眼睛,拭目以待!

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据