高超
【摘 要】本文通过多方面权衡比较主起落架单侧撑杆和双侧撑杆，为主起落架结构形式选择提供一定参考。
【關键词】主起落架；单侧撑杆；双侧撑杆
【Abstract】This paper provides a reference for the selection of main landing gear structures through main landing gear single stay and dual stay trade off.
【Key words】Main landing gear；Single stay；Dual stay
1 侧撑杆的发展趋势
主起落架侧撑杆的作用是提供受力支撑和载荷传递[1]。随着技术发展，民用飞机主起落架侧撑杆形式主要有两种：双侧撑杆和单侧撑杆，如图1所示。至于具体采用哪种形式，需要从多方面进行权衡研究。
2 方案对比
双侧撑杆与单侧撑杆方案从以下几个方面进行比较：
a）综合重量
对于碳纤维复材机翼，从飞机级角度来说，后翼梁采用更多的连接点从而单个连接点承受更少载荷更有利。为了承受主起落架传递的载荷，后翼梁和蒙皮的厚度必须要增加。相对于金属机翼，碳纤维复材机翼的厚度过渡区域更大，从而会削弱复材机翼的重量优势。因此，如果采用复材机翼，会偏向于选择双侧撑杆方案。
对于金属机翼，由于铝合金过渡区域非常小，两种方案区别不大。因此，综合重量的权衡在于机翼材料的选择。从飞机级角度来说，复材机翼搭配双侧撑杆起落架比金属机翼搭配单侧撑杆起落架重量更轻。
b）成本
双侧撑杆方案较单侧撑杆方案相比，在研发及系统集成试验和机上地面试验等试验验证方面更为复杂，所以需要的费用相对较高。
c）载荷传递
主起落架与飞机的连接点有两种形式：主起梁和主起肋。主起梁位于后翼梁和机身一侧区域。前支撑点位于后翼梁，后支撑点位于主起梁。考虑载荷和空间包线，主起梁通常采用钛合金或者铝合金。主起梁的优势之一是可以把轴的载荷通过3个连接点传递到飞机。主起肋通过悬臂方式与后翼梁相连，前后支撑点都位于主起肋。这种方式的优点是可以减小主起连接点的体积，缺点是轴的载荷全部集中于后翼梁相对较小的区域，容易产生应力集中。
单侧撑杆主起落架与机体有3个连接点：前支柱连接点，后支柱连接点和单支撑连接点，如图2所示。单侧撑杆既可以选择主起梁也可以选择主起肋与机身相连接。
双侧撑杆主起落架与机体有4个连接点：前支柱连接点，后支柱连接点，前支撑连接点，后支撑连接点，如图3所示。现在所有的双侧撑杆主起落架都是采用主起梁形式。双侧撑杆相对于单侧撑杆，增加了一个后侧撑杆，主要的优势是降低轴连接载荷。采用正确的支撑角度和轴连接构型，可以降低50%左右的轴连接载荷。目前最新的采用碳纤维复材机翼的空客A350和波音B787飞机都采用了双侧撑杆搭配主起梁的形式。主起梁形式可以降低后翼梁的载荷，从而降低机翼梁和飞机蒙皮的制造难度，最大程度发挥复材机翼相对于金属机翼的重量优势。双侧撑杆起落架的缺点是载荷不确定，需要考虑所有相关组件的刚度，避免内部应力产生。
d）适航要求
主起落架的设计要满足应急断离适航条款要求。即为了降低灾难危害程度，减少人员伤害，在主起落架和机翼连接处采用应急断离设计。当起落架承受载荷过大时，起落架和机翼分离，保护机翼油箱，避免发生火灾，危及乘客人身安全[2]。在应急断离方面，单侧撑杆和双侧撑杆为了满足适航要求，都有各自的设计难点。
e）收起空间
两个方案相比，主起的收起空间并没有大的区别。主要区别在于主起梁和主起肋的选择，单侧撑杆搭配主起肋的形式需要较浅的机翼空间；双侧撑杆搭配主起梁的形式需要更深的空间容纳主起梁和增加的后侧撑杆。因此，两种形式需要不同设计来实现最大空气动力学效率。
f）备份放
当正常放起落架失效时，起落架需要通过备份能源进行起落架和舱门开锁，通过重力和空气动力进行放轮，最终通过锁连杆和弹簧进行锁定。对于单侧撑杆，实现相对容易；对于双侧撑杆，需要考虑前侧撑杆和后侧撑杆同步锁定，问题相对而言较为复杂。为了保证备份放系统的可靠性和鲁棒性，需要通过地面起落架系统集成试验和飞行试验进行调整。
3 现役机型
现役机型对两种方案的应用情况如表1所示。最新的宽体飞机空客A350和波音B787都采用复材机翼搭配双侧撑杆起落架方案
4 结束语
从双侧撑杆和单侧撑杆方案的综合对比以及最新现役飞机采用方案来看，具体采用哪种起落架形式，需要从飞机级角度综合考虑进行决定。
【参考文献】
[1]高泽迥，黄振威.飞机设计手册：起飞着陆系统设计（14分册）[M].北京：航空工业出版社，2002.
[2]SAE AIR4566.Crashworthy Landing Gear Design[S].USA：SAE Technical Paper，2007.
[责任编辑：朱丽娜]
