舰载飞机的起落架设计
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作者: 潘文林
关于歼10战斗机能否上舰的议题，已有许多人发表了自己的观点。但很少有人从起落架的角度谈及这个话题。本文试图就舰载飞机对主轮距的要求，从一个侧面阐述歼10能否上舰的问题。
舰载飞机降落的技术要求
一架常规起降的舰载飞机正在接近航空母舰的斜角甲板。此时，航空母舰正在迎风全速前进，并在海浪中左右颠簸、上下起伏。只见训练有素的飞行员驾驶飞机钩住了一条拦阻索，安全着舰了……
喜欢军事的朋友，大抵在影视资料中看过F-14、F/A-18等舰载飞机在航母上降落的画面。在陆上机场降落，可供飞机降落的跑道较长，而航空母舰的斜角甲板较短，舰载飞机降落时几乎是砸向飞行甲板的。而高速运动中的航母，加上飞行员不断调整飞行姿态的需要，极有可能造成飞机歪斜着舰。当舰载飞机降落在航母的瞬间，起落架必须保证飞机平稳着舰，且不能有任何部位与斜角甲板相碰撞。否则，后果不堪设想。
常规起降的作战飞机，无论从航空母舰上如何起飞，都需要拦阻降落。而保证飞机能够安全降落的重要装置，除了拦阻钩外，便是起落架。
首先对起落架设计的基本要求是：在飞机的起飞、着陆（舰）过程中能够吸收一定的能量，包括垂直和水平方向的；在滑行、离地（舰）和接地（舰）时飞机的其他部分不能触及地（舰）面；不允许发生不稳定现象，特别是在最大刹车、侧风着陆（舰）和高速滑行时。大部分起落架上都安装有减震器，其作用是吸收飞机着陆（舰）时垂直方向的能量，包括飞机粗暴着陆（舰）的撞击能量（严重状态），并且在滑跑时还应使飞机平滑地越过地面（舰）突起的鼓包。大部分现代飞机起落架都使用油气减震器，因为在各种减震器中它的效率最高，并且具有最好的能量吸收能力。舰载飞机着舰瞬间的撞击载荷、拦阻索强制制动载荷，使得舰载飞机的起落架以及机体结构，特别是与起落架安装密切相关的结构都需要在设计时考虑加强，使之能够承受弹射起飞、拦阻着舰时产生的巨大力量，避免结构破坏。因此，舰载飞机的机体结构和起落架均要比陆基飞机的强度要高，其减震器在着舰时吸收的能量比陆基飞机的要大。
舰载飞机除了强壮的起落架支柱和长行程的减震支柱外，对主轮距也有严格的要求。飞机在地面或航母飞行甲板上滑行时的横向稳定性与主轮距和飞机重心到地（舰）面的距离有关，主轮距越大、飞机重心越低，飞机就越不容易倾覆。作为舰载机，增大主轮距的另一个目的，是防止飞机在停放时遇到风浪而导致侧翻。为了保证陆基飞机在各种情况下机翼不与地面发生接触，设计时主轮距应与翼展呈一定比例关系。通常，主轮距大小应为翼展的15%～30%，而对于在良好的混凝土机场使用的飞机，主轮距可为翼展的15%～25%。如F-16战斗机的主轮距为2.36米，翼展为9.45米；瑞典JAS39战斗机的主轮距为2.4米，翼展为8.4米。对于舰载飞机而言，主轮距要比同类型陆基飞机大一些。例如F-4舰载战斗机的主轮距为5.45米，F-14的主轮距为5米。
在陆基飞机改为舰载飞机的过程中，美国海军的F/A-18、T-45的前起落架均由单轮改为双轮，并加大了主起落架机轮间距。其中F/A-18的主轮距由 2.1米加至3.11米，T-45的主轮距由3.47米加大到3.9米。其他舰载机，例如印度正在研制的LCA舰载型飞机，为了增加主轮距，其主起落架已由原来的传统形式的摇臂式主起落架改为近似“狂风”战斗轰炸机的支柱式主起落架，其明显特征就是主起落架支柱通过向外扩张的机构与机身相连。瑞典萨伯飞机公司拟研制的“海鹰狮”舰载战斗机，是在JAS39“鹰狮”NG的基础上研制的，主起落架支点向外移至与机翼翼根相连接的整流罩内。
主起落架上的玄机
起落架设计是个很复杂的事情，既要考虑结构强度，又要布局合理。常规起降的舰载飞机对起降性能的要求，与其在甲板上安全降落是一对矛盾。前者要求大展弦比，翼展较大，以改善飞机低速状态的稳定性；后者要求小展弦比，翼展较短，以避免翼尖在歪斜降落时碰触航母甲板。为此，除了合理设计飞机机翼外，还需要在起落架上颇费工夫。
目前，飞机的主起落架主要有以下几种布局方式：安装在机翼下，安装在机身与翼根连接部位的起落架整流罩内，安装在机身腹部或两侧，安装在翼下发动机短舱内。主起落架的安装位置和结构型式与机翼的安装位置有很大关系。上单翼飞机的主起落架一般安装在机身腹部或两侧；下单翼飞机的主起落架一般安置在机翼下面；中单翼飞机的主起落架布置相对灵活些，可使用以上两种主起落架的安装方法。一般来说，下单翼飞机的主轮距最大，上单翼飞机的主轮距最小，中单翼的主轮距居中。
最常见的机翼布局当属下单翼飞机，尤其在活塞式飞机和民用飞机上表现得更为突出。优点是，下单翼飞机可以获得较大的主轮距。为了避免翼尖在起降过程中碰触地面或飞行甲板，这类飞机机翼一般都有明显的上反角。如F-4战斗机，A-10、阿根廷“普卡拉”攻击机，瑞士/美国PC-9/T-6教练机和我国的初教6等，是几种比较典型的外翼段带有明显上反角的飞机。
在下单翼飞机中，安装支柱式主起落架的陆基飞机有美国的F-84、F-106、F-117、F-5，瑞典的萨伯37、法国“幻影”2000、欧洲“台风”等战斗机以及图波列夫设计局的图-22M、图-160等轰炸机。而在舰载飞机中，改自T-33的T2V-1/T-1A教练机、F-4战斗机、AD-1/A-1攻击机、A-4攻击机等也皆为安装支柱式主起落架的下单翼飞机。改自F-86的FJ“愤怒”系列战斗机、衍生自“鹰”式教练机的T-45教练机，分别是采用摇臂式、半摇臂式主起落架的下单翼舰载飞机。
中单翼飞机中，主起落架的安置有两种形式，其一安置在机翼下面，其二安置在机身腹部（两侧）或翼根处起落架整流罩内。安置在机翼下面的飞机多数采用支柱式主起落架，如美国F3H/F-3、F4D/F-6、F7U、F9F战斗机，法国“超军旗”攻击机。个别如英国“掠夺者”攻击机以及苏霍伊飞机公司的苏-7/17则采用半摇臂式主起落架。安置在机身腹部或两侧的，如F-16（陆基飞机，曾有舰载型的研制计划）采用构架式主起落架，美国的F/A-18，雅克夫列夫设计局的雅克-38、雅克-141，苏霍伊设计局的苏-25，意大利M346和我国的“猎鹰”教练机等采用摇臂式主起落架。安置在翼根整流罩内的中单翼舰载飞机主要有A-6/EA-6、F-14、F-35、苏-33等。由于这些飞机的主起落架采用了支柱式结构，支柱相对较长，强度有些不足。为了增加主起落架强度，这些飞机均要加装附加的装置。例如，苏-27/33，为了增加主起落架强度，主起落架的下位锁采用了附着在进气道外缘的短支臂形式的锁杆。同样为了增加主起落架强度，F-14、A-6/EA-6的主起落架带有斜撑杆。同理，X-32、X-35、F-35、米格-29、“阵风”等飞机的主起落架也都采用了这种构型。
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