美国奇形怪状的飞机(飞机轮子的秘密)
我们过去做过很多有关于飞机的节目,很多观众都说节目的科普力度有点小,干货也不够。其实我们经常把一些相关的知识放在单个飞机的节目当中,有些节目介绍气动布局,有些节目介绍起落架,也有一些节目会介绍一些发动机相关的内容,比如F14的节目当中就介绍了飞机的雷达工作原理。那么今天我们就来总结一下飞机上应用的各种奇奇怪怪的起落架,来说说飞机的脚到底是个什么样子。
飞机的起落架和一般汽车所使用的车轮悬挂是完全不同的,汽车的车轮和悬挂不光起到支撑车身的作用,也能在汽车高速行驶的时候保证车身的安全。简单来说就是悬挂越硬,汽车的高速行驶稳定性越好,悬挂越软,那么汽车的舒适性也就越好。
飞机的起落架就不一样了,起落架可以简单的理解为只要应付降落的冲击或者飞机在起飞以及在地面停放时候支撑起飞机就可以。原则上飞机的起落架结构是要比汽车更为简单的,比如各种小型飞机和直升机的起落架就很简单,但是常见的飞机重量往往要远远大于汽车,轻则十几吨,重则上百吨,所以实际上飞机的起落架也是更为复杂的。
我们以我国目前最为先进的歼20为例,歼20所使用的就是非常传统的前三点式起落架布局,主起落架位于机腹两侧,前起落架位于机头下方。主起落架承受的冲击力和重量更大,因此使用了更为粗壮的结构,机轮的直径也比前轮更大。而前轮除了支撑起机身之外还起到转向的作用,方便飞机在地面移动。现代的战斗机几乎全部采用前三点式起落架,结构简单而且方便布置,不过具体的收放形式和安装位置各有不同,比如米格23及其怪异的收放形式,A10安装在轴线一侧的前起落架。
一般来说重量不太大的飞机都会使用这种形式的起落架布局,但是双发重型战斗机或者性能取向比较特殊的飞机也有一些特例。歼15以及F14这种重型舰载机需要在航母上起降,因此起落架的粗壮程度要远远强于陆基战斗机,简单对比F14和F15的前起落架就知道,F15的前轮甚至感觉过于单薄,殊不知F15E可是一种起飞重量超过30吨的大家伙。舰载机的前轮为了应付非常大的冲击,基本都都使用了双轮结构,因此前起落架为双轮结构几乎成了舰载机的标配。
还有一些比较奇葩的飞机,也使用了双轮结构,比如瑞典的鹰狮战斗机,它是一种重量和尺寸和我国枭龙战斗机比较类似的轻型战斗机。但是这么一架轻型战斗机的前起落架却使用了非常少见的双轮结构,而且仅就简单的视觉感受上来看,起落架的粗重程度甚至比F15还要强一些。鹰狮战斗机之所以使用前双轮结构的起落架,是因为瑞典的战斗机一般都比较强调短距离起降能力,不但在实战当中需要用公路当做机场,正常的训练当中也频繁使用机场进行起降,所以有那么点舰载机的意思,使用前双轮结构也很正常。不光是鹰狮战斗机,同样是瑞典的萨博37战斗机也使用了双轮结构,而且不是单一的双轮,其主起落架和前起落架都是用双轮结构。要知道萨博37战斗机的短距离起降能力是非常出色的,尤其是短距离降落能力。我们之前也介绍过这架飞机,它的发动机喷口还安装有反推装置,这是战斗机上独一无二的反推装置,起降距离可以缩短至400米以内。
同样使用双轮结构的还有苏34战斗机,这是一种在苏27基础上研制的战斗轰炸机。作为苏27家族当中体型和重量最大的一个,它的最大起飞重量达到了45吨,相当于一辆T90主战坦克。这个重量要比苏27和苏30重了十几吨,所以自然而然的将所有起落架都变成了更为解释双轮结构。
如果大家以为双发重型战斗机的重量之最是苏34,那就大错特错了。俄罗斯还有一种比苏34更重的战斗机,这就是截击机的巅峰之作米格31。米格31光空重就达到了21.8吨,相当于F15的正常起飞重量。而最大起飞重量更是达到了46.2吨,比苏34还多出了一吨多。米格31的起落架也是全部为双轮结构,主起落架的双轮还采用了交错式,这样做的好处是方便在冰雪区域或者条件不太好的地面移动,不至于产生非常深的压痕。
美国的F111战斗机也是一种战斗轰炸机,但是美国没有特殊强调它在野战机场起降能力,所以它的起落架看起来相对比较简单一些,主起落架采用了直径和横截面积比较大的单轮结构,结构很结实,前起落架依旧使用了双轮结构。所以双轮结构基本上可以视作是大型飞机的标准形式。
比战斗机更大的飞机,一般就是各种民航飞机和运输机,我们来用波音737举例。波音737-300的最大起飞重量为49.2吨,稍微少拉点人和燃油就和米格31在同一级别。由于大部分737的尺寸和重量都比较小,所以737也没有使用特别复杂的起落架。其主起落架位于翼根下方,为两轮结构。主起落架位于机头下方,轮胎直径比较小,也是双轮结构。我们之前经常说波音737是一种非常成功的飞机,其中一大优秀设计就是它尽可能的减小了起落架的尺寸,降低了飞机机身的高度。这样一来既方便了一些条件不太好的机场使用,维护保养和搬运货物也会变得更为简单。当然日后的缺点并不是因为飞机的先天结构,只是波音懒得进行大规模的改动,能省则省。
识别的波音737非常简单,如果这架飞机低空飞过的时候,机腹下方有两坨比较圆的黑色痕迹,那么一定是波音737。因为波音737不像很多大型客机那样将起落架完全收放在机舱内部,它是镶嵌在机腹内的。
比737更大的民航客机基本也都是这种结构,只不过会将主起落架变成4轮小车式结构,承载能力更强,应对地面的冲击能力也大幅度增加。比波音737更大的飞机可以认为就在这样的起落架基本结构上增加起落架支柱的数量或者增加机轮的数量。
比如同为波音的777型客机,主起落架就使用了比较罕见的6轮小车式结构,这也是这架飞机的主要识别特征。发动机直径巨大加上6轮的起落架,那777没跑了。波音777的起落架还有一个绝活,那就是飞机在地面移动的时候,主起落架的最后两个机轮可以进行一定角度的偏转,搭配上转动的前起落架,有些类似于汽车的4轮转向,可以显著的减小飞机的转弯半径,方便飞机在地面移动。
DC10比较诡异,早期的DC10起落架使用很常见的前双轮,后两个4轮小车式结构,而像DC-10-30和40的体重和尺寸更大,麦道在两个主起落架之间额外加了一个双轮起落架,毕竟这两型DC10的起飞重量已经超过250吨,入门的大型运输机也不过如此。
我们戏称为5APU的A340客机和DC10类似,主起落架根据机型不同有两种形式,200和300型是翼根四轮小车式起落架,但是轮子的间距稍大,中间还有一个两轮起落架,和DC10一样。500型和600型将中间的起落架换成四轮小车式,这是因为A340的机身长度越来越大,从200型的275吨59米长增加到了600型的380吨75.4米长。A340非常的少见,要是看见4个发动机,机身瘦长机头还有个鹅头那肯定就是747了。
747我们之前介绍过,也是我们第一个长篇。747的尺寸和重量是极其巨大的,已经和C5以及安124在一个级别,为400吨左右。所以常规的4轮小车式结构架结构是完全不够用的。747的前起落架为简单的双轮结构,但是主起落架则使用了四个四轮小车式起落架,即便一侧的起落架无法放下,剩下的三个起落架也可以完全支撑起波音747。
那么说到的波音747就不得不说波音747的小老弟A380。A380的整体起飞重量是介于波音747和R25之间的,而且潜力十足,但是因为很多原因,空客没有继续发展A380的其他型号。如果可以的话,民航市场上肯定会出现一种比747更为疯狂的超级运输机。正因为重量远大于747,所以A380的起落架结构也比其他的飞机更为结实粗壮。主落架数量和波音747一样为4个,其中机翼根部下方为两个4轮小车式起落架。这两个起落架后面机腹位置还有两个起落架,但是变成了6轮小车式结构,算起来比波音747多了4个机轮。其实对于这种大型飞机来说,数轮子数量往往就能判断飞机的大小。
民航飞机的起落架结构往往是比较简单的,从前面的介绍可以看出来,无非就是增加击落数量或者增加起落架支柱的数量。到了军用运输机领域,起落架的结构可以说是五花八门,天马行空。
伊尔76大型运输机和一般的飞机不一样,前起落架使用了一个起落架支柱,但是上面安装了4个机轮。看过之前我们节目的人都知道,苏联研制的图144客机也使用了这种两个机轮并列安装的结构,这样一来爆胎的时候依旧有一个轮子继续撑着,不至于发生非常严重的事故。
其主起落架总共有4个起落架支柱,没有使用小车式结构,单个支柱上安装了4个机轮,这样设计的好处是便于飞机在环境比较恶劣的场地起降,有效分散了机身的压力。
而更大的安124以及安225就可以用简单粗暴来形容。安124的重量是史无前例的,因此它的前起落架就使用了两根支柱,分别安装有两个机轮,这可是非常少见的。
而主起落架每侧有五组机轮,单组安装有两个轮子。这样算起来一侧就有10个机轮,整架飞机加起来有24个轮子。而到了安225更加夸张,飞机的重量和尺寸变大,于是就延长了机身,并且增加了4对机轮。从地面看的时候,安124和安225整整齐齐的起落架看起来有一种坦克的感觉,两架飞机在世界大飞机上的地位是非常高的。
相比于苏联俄罗斯的运输机,美国运输机的专业性非常强,起落架的结构也更加独特。C5和C17运输机的起落架结构都是经过专门设计的,和民用飞机大不相同,即便是更小的C130在起落架设计上也颇有亮点。C130运输机设计的时间非常早,其起落架结构也比较简单。但是C130的起落架有点类似于波音737,从外面看起来像是美式古典车的隐藏式车轮设计,这种优点其实和波音737比较类似,那就是大幅度降低了飞机地板的高度,非常方便地面装卸货物。所以从简单的结构上来看,C130确实要比我国的运8以及运8的前身安12更加出色,所以美国将这架飞机使用几十年甚至100年是完全有道理的。
从外表看起来,C17运输机的起落架设计和C130有异曲同工之妙,那就是非常的低矮。 C17的主起落架仅仅只有12个机轮,比伊尔76的数量还要少。
C17这套主起落架不但拥有非常好的应对冲击的能力,而且还显著降低了机身的高度,从飞机侧面可以看出来,飞机降落的时候几乎就是趴在地上,无论是人员还是车辆以及各种货物上下飞机都非常方便。其实C17的方方面面都可以看作是世界大型军用运输机的标杆之作,全身上下处处设计都很讲究,把运20称作是环球鳖王也是很有道理的。
要说军用运输机起落架的巅峰设计,那自然还得算是美国空军的C5运输机。C5运输机的前起落架和伊尔76的结构比较类似,单一支柱安装了4个机轮,看起来要比安124那种双支柱的设计秀气不少。其主起落架则有四个支柱,旋转90度后向内折叠,每一个起落架支柱上安装有6个轮子,两两一组,而且间距很大,四前两后,能应对较为恶劣的起降场地。
C5起落架的厉害之处在于它可以进行转动,搭配上前起落架,可以在很小的范围内移动。安124和安225就显得非常的简单粗暴,所以我们可以看到这个视频,安124在冰雪当中几乎是完全推着头前进,而在看C5运输机,地面移动的时候非常灵活。
此外C5起落架的整体宽度非常大,所以在降落的时候能够有效的分散对地面的压强。安124在地面不好的机场降落的时候很有可能会产生一道非常深的印子,而C5就不容易发生这种情况。不过这倒不是说C5整体比安124要好,大飞机结构的优劣是要体现在总体的性能上,安124更加简单可靠,运载能力也更为突出。
总的来说,美国在大飞机设计领域的经验确实最多,而且有针对性的根据特殊飞机进行特殊优化,不过也能看到军用运输机的起落架设计和民用机很不一样,突出强调适应能力和可靠性,而且高度都比较低。
我国的运20是一款和C17同级别的战略战术运输机,从运20的起落架也可以看出来,它的整体结构和布局和C17非常类似,前起落架为简单的双轮结构,主起落架则使用了6组更大尺寸的机轮,每三组安装在机身两侧。
运20在还未触及地面的时候,大家就可以看到它的机轮有一部分是隐藏在起落架舱内部的,而一旦降落之后,大家就可以明显的看到运20的起落架高度也是非常的低,比伊尔76低上不少。这也是一种趋同设计,毕竟对于这种运输机来说,如何提高装卸效率比一次性能拉多少货物更为重要。网上虽然有很多人对运20保持怀疑态度,甚至有人直接认为这不过就是一架看起来更加漂亮的伊尔76。实际上运20是一种非常出色而且完善的运输机,是一种完全专业化设计的军用运输机。
那么起落架说到这里就完了吗?当然没有,还有一些飞机拥有非常奇葩的起落架设计。比如著名的双体飞机平流层发射,它的起落架可以简单的理解为将安124的起落架劈成两半,两个机身各有一组起落架,单侧机身的前部安装有双轮结构的起落架,而主起落架则是6组四轮起落架。所以这架飞机的机轮数量达到了28个。可以想象这架飞机在地面转向的时候会是一个多么滑稽的场景。再说一句,就这样的起落架,机轮数量还是要比安225少四个。你们这些小飞机!
还有一个比较奇葩的起落架设计,就是我们称作世界最美轰炸机的图160。图160的强悍之处我们后面再说,先挖个坑,今天来说一下它的起落架设计。单看这架飞机的尺寸,长度达到了54米,最大翼展为55.7米,即便是一架民航客机,这个尺寸也是非常大的,而它的重量更是达到了惊人的275吨,比很多大型运输机还要重。
图160的起落架布局和结构和波音777比较类似,前起落架双轮主起落架六轮。但问题是从图160的正面来看,飞机的起落架像小脚老太太一样,间距太窄。由于发动机吊舱位于机翼根部位置,起落架只能安装在发动机吊舱的内侧,这就导致起落架的间距非常小,所以飞机在降落的时候确实是一个高难度的活。
我们之前所介绍的B52轰炸机也有非常奇葩的球架设计,具体大家可以看一下B52的节目,这里就简单说一下,B52使用的上单翼设计使得起落架不能安装在机翼根部。但是轰炸机又要设计大容量的弹仓,所以B52将起落架分为4组,安装在机身的4个角落。所以B52的起落架没有严格意义上的前起落架或者主起落架之说,我们只能像汽车那样称作前轮和后轮。
这4组轮子都可以进行转动,所以B52可以迎着侧向风强行降落或者起飞。当然除了这4组轮子之外,它的翼展很长,还特意在机翼的外侧设计了两个支撑用的小腿。在大型飞机领域,B52起落架的设计是非常奇葩而且复杂的,这也是B52极其特殊的机身结构造成的。
但是要说B52就是最奇葩的车架设计,有一架飞机倒不认同。很多人都觉得米格23那个复杂旋转机构的起落架比较奇葩,但是跟下面这架飞机相比,上述所有飞机的起落架都变得非常的平易近人,这就是U2侦察机。大家可以看到U2侦察机在降落的时候,只有机身上的两个起落架,原本就很诡异了,它的前起落架直径大后起落架直径小,前起落架不动后起落架转向,让飞机成一种昂头挺胸的气势。这种起落架学名叫做自行车式起落架,鹞式战机和米亚4轰炸机也是类似的结构。大家都知道自行车是不稳定的,需要安装两个支撑轮。
事实上,U2侦察机还真有两个支撑用的辅助轮。飞机为了尽可能地减小飞行重量,这个辅助起落架在起飞的时候是要抛掉的,而降落的时候会找一辆大马力的汽车跟随飞机,指挥飞行员降落,飞行员要保持飞机左右平衡。而飞机速度下降之后,翼尖的钛合金滑橇开始和地面疯狂摩擦,最终让飞机停下来。而停下来之后地形人员还不能目视飞机自己滑向机库,还得赶紧忙活,将扔下的辅助起落架装上去。有意思的是U2飞机的重量比较小,因此需要两个地勤人员就可以掀起机翼安装这个简易的辅助起落架。
这期节目非常简单,简述一下各种飞机的起落架,当然由于资料有限,如果大家知道一些更奇葩的飞机,可以在评论当中和大家讨论,我们可以在加一起节目作为补充。那么就下期再见吧!
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