飞艇起落架布局形式及特点分析

毛伟文

【摘 要】介紹了常规飞艇的起落架，分析了轮式起落架的结构布局，基于过往的经验，建立并分析了8种飞艇轮式起落架布局形式，并提取出7种参数作为起落架布局选择的维度，可为未来飞艇起落架研制提供参考。

【关键词】常规飞艇；起落架；布局

Analysis on the Layout of Landing Gear and Characteristic for Conventional Airship

MAO Wei-wen

【Abstract】The landing gear of conventional airship is presented， and the structure of wheel-typed landing gear is analyzed. According to the past experience， 8 kinds of formats and layouts are established and studied，and 7 parameters are picked up and used as the dimensionality for the choice criterion of format and layout. Finally， some airship is chosen to study， and the choice method of format and layout is analyzed and made certain， which can be applied in the research of landing gear for airship for future reference.

【Key words】Conventional airship；Landing gear；Layout

0 引言

飞艇是一种使用比空气轻的气体提供升力，通过推进系统抵抗风阻，可操控的低速航空器。我国飞艇起步较晚，许多与飞艇相关的技术还未得到专业的研究[1-3]。本文将立足于过往经验，借鉴飞机起落架布局知识，对常规飞艇起落架的布局进行研究，为飞艇起落架选型和设计提供参考。

1 飞艇起落架结构形式

飞艇起落架在起飞、着陆和地面系泊三个阶段需要使用，是飞艇重要承力并兼有操纵特性的部件。在飞艇起降过程中，用于减缓飞艇撞击地面时产生的冲击力；地面系泊时为装卸货物或人员提供支撑稳定平台。一个好的起落架系统，对飞艇安全使用非常重要。

常规飞艇起落架主要有两种形式，缓冲袋式起落架和轮式起落架。缓冲袋式采用充气的方法，简单易行，而且缓冲袋空气体积较大，还能起到使飞艇在水面稳定漂浮的作用，在早期飞艇中经常采用[4]，但由于缓冲袋接地点柔软，存在地面操作时稳定性较差，在地面移动时易磨损，安全性不高等缺点；轮式起落架的结构与飞机起落架相近，其结构一般由支柱、缓冲器、机轮、轮胎及支承或收放机构等组成[5]，现代飞艇主要使用的是轮式起落架，也是本文的探讨对象。

2 常见飞艇起落架布局与特点

统计目前已有常规飞艇起落架布局形式，主要有5种：单点式、自行车式、半挂车式、三点式以及双自行车式。其中，单点式、半挂车式和三点式通过增加尾轮装置又延伸出三种改良布局。

a）单点式

单点式起落架结构形式简单，重量相对较轻，但由于只有一个接地点，着陆时其航向稳定性和横滚稳定性较差，容易导致艇首擦地，尾翼擦地，以及艇体两侧摇晃，多为小型飞艇使用，如俄罗斯AU-30型飞艇。

b）单点+尾轮式

这种改良版的单点式布局很好地解决了起飞、着陆时尾翼易擦地问题，比较适合长细比大的飞艇，且重量增加不多。目前，采用此种布局的主要为中小型飞艇，如固特异飞艇。

c）自行车式

自行车式起落架具备单点式+带尾轮起落架特点，而且由于有两个起落架承担着陆缓冲，承重缓冲性能相对较好，但因两个起落架都在纵向中心轴上，与单点式一样，着陆和地面系泊时横滚稳定性较差，不适合宽体飞艇。目前主要是中型长细比较大的飞艇采用，如美国海军的YEZ-2A飞艇。

d）半挂车式

半挂车式的两个起落架并列安装在吊舱底部，其承重缓冲性能与自行车式相近，其横滚稳定性以及其航向偏转应性均得到提高。不过，其纵向稳定性与单点式一样，艇体易前倾，尾翼易擦地，因此，不适合长细比大的飞艇。目前使用该布局形式多为长细比不大的中型飞艇，如全球航空公司的aeros40B飞艇。

e）半挂车+尾轮式

为改善半挂车式的航向稳定性，在尾翼下方布置尾轮。重心和浮心均在机轮轴线与尾轮之间，并靠近机轮轴线。该种改良版的半挂车式布局，类似飞机的后三点式布局，稳定性得到很大提高，适合大型飞艇。

f）前三点式

三点式起落架可分为前三点式和后三点式，目前飞艇采用前三点布局形式较多。结构为单个前起落架+一对主起落架。该布局形式与飞机起落架的前三点式布局相同，主起落架承担飞艇的起飞着陆时的冲击力，其航向稳定性和横滚稳定性较好。由于采用三个起落架，重量相对较重，不过其承重缓冲性能较好。这种形式被普遍应用在大型飞艇上面，如美国“蓝魔2”飞艇，以及早期的“哨兵-1000”飞艇。

g）前三点+尾轮式

改良版的前三点式布局在飞艇的尾翼下方布置尾轮，以改善无尾轮的三点式布局的飞艇的稳定性，尤其是防止起飞着陆时尾翼擦地。该种改良版的三点式布局，有助于飞艇起飞，而且稳定性得到很大提高，适合大型飞艇，尤其是长细比较大的飞艇。如美国海军的MZ-3A飞艇。

h）双自行车式

双自行车起落架布局类似于飞机的双自行车式布局，该布局形式的航向稳定性和横滚稳定性都非常高。不过由于接地点数多，地面系泊时，其偏航适应性非常差，且重量大，不适合小型飞艇。因此，该布局形式主要用于超大型飞艇。目前，仅俄亥俄飞艇公司的Dynalifter概念设计中采用该形式布局。

3 如何选取飞艇起落架布局形式

3.1 布局选取方法

目前对于飞艇起落架布局形式选取方法还没有形成定性定量的分析，为了制定飞艇起落架布局的选择原则，根据之前的8种起落架布局形式的分析，提取七个参数建立布局选择的维度：飞艇大小、结构重量、承重缓冲性、航向稳定性、航向偏转适应性、地面操纵性、横滚稳定性。

若以统一权重，对性能优劣、重量大小等，定义如下：

3.2 设计时注意事项

飞艇轮式起落架的设计主要借鉴飞机，设计的准则也是如何以最小的重量和尺寸设计出优质的起落架。主要的不同之处在于，飞艇的下沉速度和水平速度均比飞机小，同时要求飞艇轮式起落架的上扭力臂可以绕上缓冲支柱自由转动以使得机轮可以在地面上自由转动；而飞机起落架相反，为防止起飞滑跑时机轮自由转动导致飞机偏离跑道，必须锁死上扭力臂，以防扭力臂繞上缓冲支柱转动带动机轮转动。

一般来说，飞艇起落架约占飞艇正常起飞总重的1%～3%[6]。

4 结束语

现代技术的发展推动了飞艇研究的发展，以P-791、LEMV为代表的新型飞艇不断涌现，起落架的设计方法也在不断更新，深入研究常规飞艇的轮式起落架的布局，将进一步推动未来飞艇起落架布局设计的发展。

【参考文献】

[1]Khoury G A， Gillett J D. Airship Technology（Second Edition）[M].New York： Cambridge University，2012.

[2]陈芒，杜超.动升力飞艇起落架布局设计.南昌：第五届中国航空学会青年科技论坛.2012.10.

[3]韦利军，穆媛，顾文华.某型飞艇起落装置设计方法探讨.科技创新与应用[R]. 2013.

[4]Abbott， P. The British Airship at War， 1914-1918. Lavenham： Terence Dalton Ltd.

[5]Charles R. Luffman. Lighter-than-air（LTA）Aircraft Undercarriages The Authors Experience[J].AIAA 2007-7700.

[6]高泽迥.起飞着陆系统设计.飞机设计手册（第14 册）.航空工业出版社，2002.

[责任编辑：朱丽娜]