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客机降落时是怎么减速的

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客机降落时是怎么减速的

  出品:科普中国

起落架(Undercarriage)是航空器下部用于起飞降落或地面(或水面)滑行时支撑航空器并用于地面(或水面)移动的附件装置。起落架是唯一一种支撑整架飞机的部件,因此它是飞机不可分缺的一部份;没有它,飞机便不能在地面移动。当飞机起飞后,可以视飞机性能而收回起落架。为适应飞机起飞、着陆滑跑和地面滑行的需要,起落架的最下端装有带充气轮胎的机轮。为了缩短着陆滑跑距离,机轮上装有刹车或自动刹车装置。此外还包括承力支柱、减震器(常用承力支柱作为减震器外筒)、收放机构、前轮减摆器和转弯操纵机构等。

  作者:王明志

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现代飞机上使用最广泛的是前三点式起落架。两个主轮保持一定间距左右对称地布置在飞机质心稍后处,前轮布置在飞机头部的下方。飞机在地面滑行和停放时,机身地板基本处于水平位置,便于旅客登机和货物装卸。重型飞机用增加机轮和支点数目的方法减低轮胎对跑道的压力,以改善飞机在前线土跑道上的起降滑行能力。

  网友提问:客机降落时是怎么减速的

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  专家解答:

优点:

  飞机降落都是从快速运动经过减速直到静止的过程。飞机降落时都希望能在尽可能短的时间或距离内停下来,但飞机快速运动本身有很大的惯性,要想尽快停下来并非易事,这就需要足够大的使飞机在着陆后减速的阻力。

(1)具有滑跑方向稳定性。当机身轴线偏离滑跑方向时,主轮摩擦力的合力将产生恢复力矩,使飞机回到原来的运动方向。侧风着陆时较安全。地面滑行时,操纵转弯较灵活。

  一般情况下,飞机着陆后,减速的阻力来自三个方面:一是摩擦阻力,飞机着陆接地后,在跑道上快速运动,机轮与跑道的道面发生摩擦,道面的摩擦系数通常比较大,滑行时可以产生一定的阻力,这个阻力不足以使飞机迅速减速。二是刹车阻力,但这只能在飞机已经减速到一定程度时才能起作用,大速度时刹车会使飞机轮胎爆破,危及滑行安全。三是气动阻力,利用减速板或前缘襟翼增加阻力,但对飞机滑跑减速作用有限。

(2)当飞机以较大速度小迎角着陆时,主轮着陆撞击力对飞机质心产生低头力矩,减小迎角,使飞机继续沿地面滑行而不致产生“跳跃”现象,因此着陆操纵比较容易。

  对于机体较小的战斗机来说,人们采用放阻力伞的方式使飞机减速,不仅成本低而且效果好,但应在减至一定速度后再放伞,防止伞绳拉断。对于机体很大的民航机和运输机,阻力伞也不足以使飞机减速。

(3)由于前起落架远离质心,因此着陆时可以大力刹车而不致引起飞机“翻倒”,从而打打缩短着陆滑跑距离。

  怎么办?现代民航机和运输机是从气动特性和发动机构造上想办法,使机体庞大的飞机尽快减速。

(4)由于飞机轴线接近水平,因此起飞滑跑阻力小,加速快,起飞距离短,而且驾驶员前视界好,乘坐舒适。

  一是通过放襟翼减小飞机的着陆速度。襟翼可以增加着陆时的升力,从而减小着陆前的飞行速度,起到减小着陆后滑跑速度的作用。

(5)喷气发动机的喷流不会直接喷向跑道,因而对跑道的影响较小。

  二是采用发动机反推装置。喷气式发动机的反推装置是一种喷口闭合并改变喷流方向,将推力变为阻力的装置;涡轮螺旋桨发动机是通过螺旋桨变倒距的方式将拉力转向为阻力。反推装置的减速效果极好。民航机着陆后,乘客可以感到发动机声音明显增大,飞机滑跑减速明显,那就是飞行员启动了反推装置并前推油门,增大反推力。当飞机滑跑减至一定速度后,飞行员解除反推,再用刹车来精准控制飞机的滑行速度。

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缺点:

  处于开启状态的反推装置

(1)前起落架的安排较困难,尤其是对单发动机的飞机,机身前部剩余的空间很小。

  (图片来自网络)

(2)前起落架承受的载荷大、尺寸大、构造复杂,因而质量大。

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(3)着陆滑跑时处于小迎角状态,因而不能充分利用空气阻力进行制动。在不平坦的跑道上滑行时,超越障碍(沟渠、土堆等)的能力也比较差。

  反推装置的结构

(4)前轮会产生摆振现象,因此需要有防止摆震的设备和措施,这又增加了前轮的复杂程度和重量。

  (图片来自网络)

尽管如此,由于现代飞机的着陆速度较大,并且保证着陆时的安全成为考虑确定起落架形式的首要决定因素,而前三点式在这方面与后三点式相比有着明显的优势,因而得到最广泛的应用。

  王明志,1980年6月加入空军,1991年获军事学硕士学位,2000年获军事学博士学位。曾任航空兵部队作训参谋、副团长、教研室副主任、主任。先后在《外国军事学术》、《空军军事学术》、《外国空军军事学术》、《中国空军》、《航空杂志》等发表论文、译文30余篇;1996年以来为《世界军事年鉴》“航空武器装备”类目撰稿人;担任3本教材的主编、副主编;获军队科技进步三等奖1项,空军军事理论研究成果一等奖1项,二等奖和三等奖多项。

早期在螺旋桨飞机上广泛采用后三点式起落架。其特点是两个主轮(主起落架)布置在飞机的质心之前并靠近质心,尾轮(尾支撑)远离质心布置在飞机的尾部。在停机状态时,飞机90%的质量落在主起落架上,其余的10%由尾支撑来分担。后三点起落架重量比前三点轻,但是地面转弯不够灵活,刹车过猛时飞机有“拿大顶”的危险,现代飞机已很少采用。

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优点:

(1)后三点式起落架整体构造比较简单,重量也较轻。

(2)在螺旋桨飞机上容易配置。螺旋桨飞机要产生大的推力桨叶就很大,这不得不迫使飞机设计安装时提高螺旋桨发动机的离地高度,而正好装有后三点式起落架的飞机停留在地面时机头抬起很高迎角很大。

(3)在飞机上易于装置尾轮。与前轮相比,尾轮结构简单,尺寸、质量都较小;

(4)正常着陆时,三个机轮同时触地,这就意味着飞机在飘落(着陆过程的第四阶段)时的姿态与地面滑跑、停机时的姿态相同。也就是说,地面滑跑时具有较大的迎角,因此,可以利用较大的飞机阻力来进行减速,从而可以减小着陆时和滑跑距离。因此,早期的飞机大部分都是后三点式起落架布置形式。

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