浅谈波音737NG起落架的适用性

张欢冰

摘要

飞机起落架是飞机重要的承力部件，其主要承受飞机的重量和飞机在运动中的各项载荷。飞机起落架的起落架静强度、刚强度是用来承受飞机的重量的。飞机运动时起落架所能承受的最主要力是落地时的撞击力和滑行时的震动力。本文主要从这两方面对飞机起落架的受力情况进行分析来判断目前波音737NG飞机起落架的适用性。

关键词：静强度；刚强度；撞击力；震动力

前言

飞机制造厂家为制造的飞机编写了飞机的零部件手册。飞机的零部件手册中可以查到飞机上所有的零部件的信息，对于不同的飞机还明确了零部件的适用性。中国民航总局规定，维修人员在更换飞机上任何部件时都必须按照飞机零部件手册中的规定进行更换。我公司前一段时间更换737NG飞机起落架时，由于零部件手冊规定牌号是162A1100-4的起落架不能装在生产线号是169之后的飞机上，我公司和飞机制造厂家、局方进行了长时间的交涉后才将牌号是162A1100-4的起落架安装到生产线号是169之后的飞机上。本文主要通过对737NG飞机起落架的受力情况分析探讨目前波音737NG飞机起落架的适用性。

1.起落架的主要结构和功能

飞机起落架是飞机最主要的承力部件，在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支撑飞机重力，承受相应载荷的装置。简单的说，起落架有一点像汽车的机轮，但比汽车的机轮负责的多，而且强度也大的多，它能够承受飞机在地面时的重量并消耗和吸收飞机在着陆时的撞击能量。

飞机起落架主要由承力结构、缓冲装置、滑行装置、减速装置、收方机构和转弯机构等组成。其主要有如下功能：

（1）承受飞机与地面接触时产生的静、动载荷，防止飞机结构发生破环。

（2）消耗飞机在着陆时和不平整的地面撞击时产生的能量，防止飞机发生跳动和震动。

（3）在飞机着陆后，使飞机尽快停下来所消耗或吸收的飞机向前滑动的动能。

（4）飞机在地面滑动时提供飞机的转弯。

2.起落架静强度、刚强度分析

飞机的起落架受到静力、动力等各种类型的载荷。起落架是否能安全、可靠的装机使用必须使起落架满足强度、刚度、涉及使用寿命和规范规定的其它要求。其中起落架的静强度、刚强度是最基本的要素之一。

在起落架结构上，刚度不足将导致结构受载严重变形，产生附加应力，发生前轮摆正，减震支柱由于刚度不足形成卡滞状态不能吸收预期能量而使着陆过载迅速增加，起落架即使不立即破坏也会照成过度损伤。

影响起落架的静强度、刚强度主要是由于起落架的结构设计和制造起落架各子部件所使用的高强度刚的种类。

3.起落架所受的动力分析

飞机的起落架作为飞机的主要结构组成部分，不但要满足支撑飞机的静强度要求，还要满足飞机起飞、着陆、滑跑、地面操纵等诸多动力学上的要求。一个起落架是否可以装这架飞机，起落架的动力学问题是最关心的问题之一。对于现代飞机其涉及到的动力学问题主要包括：

3.1 起落架落地撞击力

起落架落地是的撞击力学主要指飞机落地时和地面接触的一瞬间起落架和地面产生的撞击力。起落架的落地撞击力是起落架承受的最大力，起落架能够吸收这一撞击力是其性能的重要指标。

在这个受力过程中，最主要的吸收能量的部件是起落架的减震支柱。目前737NG飞机的减震支柱是变孔油气式减震支柱，是通过固定连接在起落架减震支柱活塞上的油针，实现油液阻尼力随着起落架减震支柱行程的变化而变化，从而达到其高缓冲效率、减小撞击载荷的目的。

飞机起落架减震支柱所受的撞击力可以由以下公式进行计算：

= . + .

公式中， 、 分别为垂直力和水平力的传力系数。 、 是起落架所受的水平载荷和垂直载荷。虽然飞机着陆时的水平载荷和垂直载荷是受飞机落地时飞机的着陆重量、发动机的推力，飞机着陆时的速度和飞机落地时的接地角度等参数影响的。但是在正常着陆时上述数据都是在一个范围内变动的，因此起落架减震支柱的吸收的力也是在一定范围内进行变动的。

3.2 起落架着陆、滑跑时的震动力

飞机在着陆和滑跑时起落架受的动力主要包括飞机的着陆缓冲、滑跑减震、摆振等直线运动和飞机前轮操纵转弯时非直线运动时飞机地面运动所受的力。在上述所受到的力上，最主要的两个力是（1）飞机在着陆时，起落架由于前后机轮触地时间不同而产生剧烈的俯仰震动（2）飞机在地面滑跑，越过障碍物或滑过凹凸的跑道时，起落架也会产生剧烈的震动。

上述震动所产生的载荷力是一种随机震动现象，在任意时刻都不能确定其变量值的大小，但是大小在一定范围内。这种力对于起落架来说分两部分进行吸收。对于比较小的力由装在飞机起落架上的机轮进行吸收，但是一些比较大的力机轮就不能吸收则需要起落架结构进行吸收，起落架结构吸收上述力时在起落架结构件上形成了疲劳应力，一架飞机按一年使用2000飞行小时计算，其滑行距离至少6万公里，将出现1亿多次的滑行随机应力。这种疲劳应力大大降低了起落架的结构强度，最终会造成起落架结构的疲劳损伤。

4. 737NG起落架比较

根据飞机零部件手册牌号是162A1100-9的起落架可以在所有737NG飞机上安装，但是牌号是162A1100-4的起落架只能在生产线号169之前的飞机上进行安装。对于波音生产的737NG飞机的整体构型基本上是一致的，飞机的生产线号只是表示飞机制造的先后顺序。生产线号是169之前的飞机和之后的飞机其重量数据都是一致的，具体情况如下：使用空31479千克，最大载重16148千克，最大起飞重量56472千克，最大着陆重量51710千克。

根据上面对起落架静强度、刚强度的分析，其主要是和起落架的结构设计和使用材料相关，根据波音飞机零部件手册，737NG飞机牌号是162A1100-4起落架和牌号是162A1100-9的起落架其子部件都是一致的，所以其结构设计是一致的。因此对于737NG飞机，由于牌号是162A1100-4的起落架可以安装在生产线号169之前的飞机上，因此该牌号的起落架是装在生产线号169之前的飞机上是满足其静强度、刚强度的。所以牌号是162A1100-4的起落架可以满足所有737NG飞机的静强度、刚强度需求。

根据起落架的所受的动力分析：

（1）起落架的撞击力主要由其减震支柱进行吸收，因此这里对737NG飞机牌号是162A1100-4上的减震支柱和牌号是162A1100-9上的减震支柱进行比较分析。起落架的减震支柱是由内筒和外筒组成的，其牌号具体见下表：

减震支柱对比表

根据上表，高等级的起落架减震支柱内外筒都是由低等级的起落架减震支柱内外筒升级而来的。由此可以得出高等级的起落架减震支柱是由低等级的起落架减震支柱升级而来的。通过之前的公式计算上述两个减震支柱的受力情况，其受到的撞击力都是在相同范围之内的。根据起落架相关资料显示高等级起落架的承受的撞击力范围更大，由此得出结论737NG飞机高等级的起落架减震支柱由于设计的升级其可靠性更高。

（2）由于起落架着陆、滑跑时的动力会引起起落架疲劳受损，对于737NG飞机的起落架波音公司制定了起落架及其子部件的报废期限。对于牌号是162A1100-4的起落架和牌号是162A1100-9的起落架使用报废期限都是75000个起落。同时对于起落架的主要受力子部件也根据强度等情况制定了从45000个起落架到75000个起落报废的使用限制，并且这两个起落架上的相同子部件的报废期限都是一致的。由于这两个起落架的寿命件的报废期限都是一致的，这两个起落架在日常使用中所能承受疲劳应力的能力是一致的。

5.结束语

牌号是162A1100-9的起落架是由牌号是162A1100-4的起落架升级而来的，对于起落架的可靠性而言牌号是162A1100-9的起落架比牌号是162A1100-4的起落架可靠性高。但是对于起落架的适用性，牌号是162A1100-4的起落架可以装在生产线号是169以后的飞机上。波音公司在其零部件手册中的适用性的目的是希望航空公司花更过的钱去买其可靠性更高的起落架。目前我国民航业还没有自己的零部件手册，希望今后中国的民航业能根据中国自己的实际情况制定出自己的零部件手册为中國的航空公司服务。

参考文献：

[1]ISBN： 7536412983， 航空航天工业部科学技术委员会 编著，《飞机起落架轻度设计指南》，四川科学技术出版社，1989年11月

[2]ISBN：9787561235218，聂宏，魏小辉等编著，《飞机起落架动力学设计与分析》，西北工业大学出版社，2013年5月

[3]ISBN：7118000248，（苏）B.B.博伊佐夫 著，郭桢 郭培凡 译，《飞机起落架的可靠性》，国防工业出版社，1988年2月