一种适用于垂直起降飞机的新型起落架设计

刘宇超

摘要：垂直起降飞机无须滑跑即可垂直起飞且能在空中悬停。根据这一特性，可在设计其起落架时，采用其他模块来代替传统的轮胎设计。因此，可以赋予起落架除了起降功能外更多的功能，使飞机能执行更多特定任务。本文以倾转旋翼机的起落架为研究对象，主要侧重于实现抓取货物功能的起落架开发设计，首先介绍倾转旋翼机的概念和其特点，并且从起落架外形、起落架的总体布局、动力装置对其进行分析。本文结合了现有的理论成果，利用了3DMAX软件，模拟设计了一款适用于垂直起降飞机且能实现抓取功能的特种起落架。并用AMESim模拟软件模拟垂直收放时液压机作动筒的收放运动过程。

关键词：倾转旋翼机;新型起落架;液压系统;抓取

中图分类号： TP311         文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）31-0244-02

Abstract： Vertical take-off and landing aircraft can take off vertically without sliding and hover in the air. According to this characteristic， when designing its undercarriage， new modules can be used instead of the traditional tire design. Therefore， the undercarriage can be designed to have more functions than the take-off and landing， enabling the aircraft to perform more specific tasks. This paper takes the undercarriage of tilt-rotor aircraft as the research object， and mainly focuses on the design of the undercarriage that can grab the cargo. Firstly， the concept and characteristics of the tilt-rotor aircraft are introduced， and it is also analyzed the undercarriage on the appearance，  overall layout， and its power plant. In this paper， combining the existing theoretical results， 3DMAX software is used to simulate the design of a new kind of undercarriage. It will be suitable for vertical take-off landing aircraft， and it is capable of grasping. And， AMESim software is used to simulate the working process of the hydraulic system.

Key words：tilt-rotor aircraft; a new kind of undercarriage; hydraulic system; grab

傾转旋翼机是一种兼备直升机和固定翼飞机优点的飞行器。它能垂直起降、悬停、前后侧飞，同时也能高速飞行、远航程飞行。其优点包括：对起降环境和地形要求较低;能够快速反应，迅速部署到指定地点;能够同时运载中小型货物和数名人员，满足基本运输需求。倾转旋翼机可以在抢险救灾等应急救援场景中起到关键作用，提供更快，更高效，更完备的救援方案。以美军鱼鹰V-22倾转旋翼机为例，自服役至今，多次在实战中表现出不俗的运输能力。

我们小组着眼于赋予起落架更多功能的开发设计，主要着重于研究使起落架拥有抓取功能。

对一架飞机而言，起落架的主要功能就是在起飞、降落时，能使飞机安全平稳地在飞行状态和地面状态间切换。一次飞行只用到两次，但这两次却是必不可少的。在飞行过程中，即不考虑起飞和降落过程，起落架一般不做使用，那么在这段时间内，起落架有待开发的潜能。

因此，在起落架能够满足正常起飞、降落功能的条件下，我们小组基于倾转旋翼机开发设计了一款能够实现抓取货物功能的起落架。即在飞机悬停时，利用起落架搬运货物。相比传统运输方式，即飞机降落后才能搬运货物，这样既能节省了起飞和降落时消耗的大量航油以及其他资源，实现节能减排，又能极大地提高运输效率，实现降低运输成本。

1设计说明

1.1起落架的外形设计

此款起落架外形源自雪橇式起落架，但有很多不同。

视角从下到上来看：先是四个脚蹼似的触地结构，每个触地结构中有一根能伸出一定距离的、高刚度杆件。每个触地结构采用固定链接方式与上部类似于传统起落架的缓冲减震支撑筒相联，缓冲减震支撑筒同样采用固定连接的方式与上部起落架台的两根主梁之一相联。起落架台的两根主梁与垂直收放液压作动构件以固定链接形式相连接。垂直收放液压构件以固定联接的方式与飞机的主要承重梁相联结。

1.2起落架各个部件设计说明

起落架由竖直收放液压构件、起落架台、油气缓冲减震支撑筒、触地勾取构件组成。材料均为高刚度、高强度的航空材料。

（1）竖直收放液压构件：为了能够使得飞机在执行抓取任务时，能够悬停在更高的位置，获得更多的操作空间，我们设计了竖直收放液压构件。在锁定件与锁定结构断开的条件下，竖直收放液压构件可以将起落架台放下一定的距离。并且在将货物运输到目标地点后可以将起落架台收回，使可控锁定件与锁定结构再次相挂钩。