文章亮点：飞机起落架与道面的相容性对飞机的地面运动能力具有重要影响。针对某大型飞机计算不同工况下其起落架载荷及轮胎载荷分配，采用基于韦斯特加德层板理论的波特兰水泥协会法和基于加利福尼亚承载比的美国陆军工程兵团方法，计算不同着陆工况、地面机动工况、轮胎数量、轮胎泄气工况、轮胎间距对飞机等级数的影响，分析刚性道面和柔性道面下的飞机漂浮性。结果表明：垂直过载和机轮泄气带来的轮胎载荷增大与载荷分配不均，都会在不同程度上减弱飞机的漂浮性，尤其是转弯和机尾下沉着陆工况需要予以限制；轮胎数量和轮胎间距的增加可以改善漂浮性，需同时考虑结构设计、强度裕度等来优化设计小车式起落架构造。
研究背景：飞机的飞行性能可分为空中特性和地面特性。在飞机的试验和使用过程中，在地面运行方面存在诸多问题，对于飞机地面特性的要求日益提高。现有的有关飞机地面特性的研究主要集中在垂直运动状态（着陆缓冲、滑行减振）和前轮摆振稳定性、滑跑稳定性、偏航和侧向运动等方面。大多数研究基于刚性跑道，而现代飞机要求可以在更苛刻的场地上运行。为了应对未来战场的复杂环境，军用飞机必须具备在简易铺砌或泥泞跑道上安全起降的能力。为了提高机场效率，现代民用飞机应具备快速滑行和转向滑行道的能力，以减少对跑道的占用。因此研究飞机起落架与道面相容性（即飞机的漂浮性）的问题变得越来越重要。
漂浮性用来度量飞机在机场道面强度确定下的使用能力。加拿大、英国和美国从20世纪50年代中后期开始对飞机的漂浮性进行研究，到了20世纪60—70年代，其方法已经有了显著的改进。20世纪80年代中期，无论是民用飞机还是军用飞机，都制定了一些国际标准来规范漂浮性。对于柔性道面，加拿大运输部门采用克隆奥特方法；莱特航空发展中心采用单元介绍指标（UCI）法，是为建造一个支承特定起落架的跑道所需工作的描述。当前美国空军和陆军使用加利弗尼亚承载比（CBR）方法，主要是通过构造CBR值和机场道面厚度层之间的曲线来评估飞机在道面上进行各种操作的适应性。英国发展了载荷分类号（LCN）法，现已被国际民用航空组织（ICAO）采用，通过比较飞机的LCN值和道面的LCN值来确定飞机是否可以在跑道上进行各种操作。对于刚性道面，使用美国在20世纪60年代开发的波特兰水泥协会（PCA）方法。它通过绘制混凝土道面厚度和地基模量之间的曲线来确定飞机能否在跑道上进行各种操作。
国内对漂浮性的认识和研究相对还不够深入。房务官等、吴卜圣等通过优化飞机机轮压力，改善了某新型民用飞机漂浮性预研设计；姜百盈研究了大型飞机起落架的布置形式和起落架纵向、横向位置对飞机漂浮性的影响；杨肖敏根据加利弗尼亚承载比方法和波特兰水泥协会方法的原理开发出了飞机地面漂浮性分析软件，评估K8E飞机的地面漂浮性。对于刚性道面，穆一凡等采用有限元分析法，应用半波正弦曲线模拟冲击荷载，研究了在粗暴着陆条件下机场道面的动力学响应，并分析了道面板在不同冲击速度、不同道面结构参数下的动力响应变化规律。对于柔性道面，游庆龙等研究不均匀飞机轮载作用下沥青道面结构力学响应，结果表明沥青道面结构力学响应受飞机的最大滑行质量、起落架构型、胎压、机轮个数等因素影响。
漂浮性分析是建立在起落架载荷分析及轮胎载荷分配基础上的。高泽迥、Currey对不同工况下的起落架载荷和轮胎分配提出了相应的数学计算方法；张明等应用动力学基本原理，对不同着陆、刹车工况下小车式起落架的载荷分配情况进行分析，研究了不同工况对小车式起落架载荷分配的影响；徐妩佳、尤颖分别对多轮单支柱起落架、多轮多支柱起落架提出适用于计算多轮起落架地面载荷的公式，并进行了多轮起落架的载荷分配改进；杨尚新等通过ADAMS软件构建双三轮车式起落架的动力学仿真模型，并进行了着陆动态响应仿真分析，得出了该起落架的漂浮性能指标。
对于同跑道同吨位飞机，不同的起落架布局、重心前后限、轮距/轴距、轮胎数量、轮胎压力会影响飞机在地面上滑跑和着陆的次数。目前漂浮性分析均以最大起飞质量滑行工况计算，但是实际上，着陆和地面机动等情况下存在过载，且对于小车式起落架会出现轮胎分配载荷，由此产生的载荷变大和载荷分配不均会对漂浮性产生影响。
引用格式：杨钰, 张明, 阮爽, 等. 小车式起落架地面载荷与漂浮性分析[J]. 航空工程进展, 2024, 15(4): 82-92. YANG Yu, ZHANG Ming, RUAN Shuang, et al. Ground load and float-ability analysis of trolley type landing gear[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering, 2024, 15(4): 82-92. (in Chinese)
