還有其他使用著陸滑撬的飛機和航天器,著陸時怎麼保證循跡軌道?還有x-15這種著陸都是滑行的飛行器,著陸有反推嗎?著陸滑撬阻力大能縮短著陸距離嗎?(心疼跑道3秒鐘)


有幸跟著導師一起做過相關的研究。

先介紹一下滑撬式起落架。

滑橇式起落架採用滑橇代替傳統飛機輪胎,多應用於直升機起降系統中,其他類型飛機關於滑橇式起落架的資料較少。蘇聯和美國在固定翼飛機滑橇式起落架的應用上做了大量研究,並成功進行了試驗驗證。

蘇聯滑橇式起落架研究歷程

戰爭期間,蘇聯為了滿足能夠在未鋪設的戰術機場和簡易儲備機場上使用各種軍用飛機,降低戰爭期間對機場跑道的依賴性,蘇聯設計局決定為飛機安裝可拆卸滑橇起落架,或者安裝機輪-滑橇組合起落架,以保證它們能在未鋪設的簡易機場(土質或草皮跑道)上正常使用。

1958年,蘇聯第51設計局設計了S-23試驗機。這架試驗機可以安裝多種類型的起落架,包括全滑橇式起落架(3個起落架全部為滑橇式)和組合式起落架(前起落架為輪式,主起落架為滑橇式)。S-23試驗機的試驗從1959年4月持續到1960年8月,試驗分別在不同季節,在全國不同天氣和氣候環境的地區,在不同跑道道麵條件(包括不同硬度的雪地和土質表面)下開展。

1960年,在Su-23飛機上安裝和試驗了全滑橇式起落架後,提出試驗一種組合式起落架,即在標準主起落架上安裝一個非常小的支撐滑橇,以增加起落架的觸地面積,減小壓力。這樣做,就有了選擇性,可以使用輪式主起落架,也可以使用機輪一滑橇組合起落架,具體情況取決於實際條件。當飛機在混凝土跑道上起飛或著陸時,滑橇保持收上位置;如果是在未鋪設的簡易跑道上起飛或著陸,對於常規輪式起落架而言,地面硬度不夠,需要放下滑橇,以減小跑道道面承載,更重要的是,飛機的起飛和著陸性能仍然保持在可以使用的範圍內。

1963年延續S-23試驗機試驗大綱,設計局在兩架生產型Su-7B改裝的試驗機上(分別是S26-1試驗機和S26-2試驗機)開始了另外一個新試驗階段,進一步試驗滑橇型起落架。與S-23不同,這次試驗只針對混合起落架佈局(前起落架為輪式,主起落架為滑橇式)。之所以沒有繼續進行全滑橇式試驗的原因是常規飛機在地面的轉向可以通過差動剎車實現,而滑橇式起落架不可能使用這種轉向技術,只能通過前輪實現轉彎糾偏等功能。滑橇式前起的地面方向控制能力較差,飛機的著陸穩定性差。因此蘇聯飛機擯棄了全滑橇式起落架方案,後續安裝試驗的均為組合滑橇式起落架。

在SU-23、SU-26上積累了滑橇式起落架的資料後,後續又在Su-17、Su-17M2D、T-58上進行了滑橇式起落架的改裝驗證。1965年上半年對T58D-2進行改裝,改裝後的試驗機重新命名為T-58L。飛機的改裝內容包括:設計了新的主起落架輪艙和艙門;增加了滑橇潤滑系統,以利於在草地上運動,並壓緊地面;標準的小輪前起落架裝置更換為可轉向前起落架。從1965年到1970年代中期,在各種氣候環境區域,該試驗機在各種半準備草地、土質跑道和大雪覆蓋跑道上進行了廣泛的飛行試驗。

然而這種滑橇式起落架並未引入生產型飛機,因為通過T-58L的試驗,發現其在未鋪設簡易跑道上使用操作時存在一些嚴重問題。在不平坦跑道上經受的振動導致航電設備和武器裝備承受的載荷超出限制,足以使這些系統完全崩潰。另外,導彈也毫無保護地遭受泥土的迸濺,導致它們完全失效。

美國滑橇式起落架研究歷程

1954年7月19日,NACA為了加快吸氣式發動機技術研究,以蘭利中心為牽頭單位實施了一個高超音速研究發動機計劃。該計劃的主要目的是驗證衝壓發動機在飛行馬赫數為4—8時的推力性能。同時,獲得在高空高速條件下對氣動力、材料和飛行控制技術以及人的生理情況的認識。基於這一計劃研製了高超音速有人駕駛試驗機X-15。

對於有人駕駛的,火箭助推滑翔和可實現再入過程的飛行器,X-15提出了新型起落架系統。新的起降系統需滿足以下幾點設計需求:佔據最小的飛行器空間和重量;能夠實現大速度著陸;能夠承受由氣動熱引起的高溫;在著陸階段提供方向穩定性。傳統輪式起落架佔用收放空間大、重量大、不耐高溫,難以滿足上述要求,於是X-15提出使用了滑橇式主起的起落架方案。

X-15為了達到預定的飛行速度需要消耗大量的燃料,造成飛機的起降重量差大,若按照起飛重量設計,對起落架提出了很高的要求,增加了起落架的重量。且起落架設計採用滑橇形式,地面滑行時摩擦力較大不適用於起飛。因此X-15不適用自主起飛,而是採用B-52轟炸機掛載的輔助發射方式。

從1959年到1968年,X-15共進行了200次飛行,獲得了大量飛行著陸試驗數據。X-15著陸時的很多動力學特性與傳統飛機不同,由於主起遠離重心,飛機在降落後會迅速的低頭,產生非常大的俯仰角速度,但是平尾的位置就在主起的上方,平尾產生的力無法產生有效的抬頭力矩實現俯仰角的控制。

除了研究了滑橇式起落架的動力學性能,還測量了著陸過程滑橇與地面的摩擦係數,分析不同滑橇材料和湖牀狀態對著陸後剎車性能的影響。平均摩擦係數在0.3左右。

滑撬式起落架的適用於多數著陸道面(例如公路/草地/雪地/戈壁),不僅僅限於人造跑道,能很好的適應高低不平,條件惡劣的道面,在合適的區域就能降落(並一定要降落在人造跑道上),這也是滑撬式起落架相比於傳統輪式起落架的優勢所在。

著陸反推沒有這種說法,滑撬式起落架也有緩衝器吸收著陸能量,不會產生反推。

滑撬的阻力和不同的滑撬材料、不同的滑撬形狀、不同的結構形式有關係,摩擦阻力不能太大,太大會影響飛機的穩定性,也不能太小,太小導致滑跑的剎車距離太長,滑撬磨損嚴重。


推薦閱讀:
查看原文 >>
相關文章