小型飞行器单支柱式起落架结构设计

　　在轻型通用航空飞行器、小型无人机的结构设计环节中，起落架作为唯一支撑整机地面载荷、承担滑跑起降冲击的核心部件，其结构合理性直接决定了飞行器地面操作的安全性与使用寿命。本次呈现的单支柱式起落架结构，针对最大起飞重量在1.2吨级以内的轻型飞行器设计，采用悬臂式单支柱布局，摒弃了传统桁架式起落架的冗余杆件结构，在保证结构强度的前提下最大限度压缩了收纳空间，适配小型飞行器机身下部、机翼根部的紧凑安装边界。

　　从实际应用场景来看，这类起落架可适配固定翼轻型运动飞机、低空作业无人机、小型验证类飞行器的使用需求，能够在硬化铺装跑道、平整草地跑道条件下完成起降滑跑动作，可承受最大垂直冲击载荷不超过4倍整机重力，满足轻型飞行器陆基起降的载荷要求。结构功能层面，整套装置由上部安装接头、缓冲支柱、轮轴连接段、充气机轮四个核心部分组成，上部安装接头设置有两个同轴安装孔位，可通过铰制孔螺栓与机身承力框的安装支座连接，安装面的贴合精度控制在0.1mm以内，避免连接部位出现应力集中导致的疲劳损伤。

　　缓冲支柱采用等截面圆柱形杆体设计，杆体内部集成有阻尼缓冲结构，可在着陆瞬间吸收70%以上的垂直冲击能量，避免冲击载荷直接传递至机身结构造成蒙皮、框梁的变形。支柱下部与轮轴连接段采用一体化锻造结构，轮轴部位设置有轴承安装位，可适配标准规格的机轮轴承，保证机轮滑跑过程中的转动顺畅度。机轮部分采用多沟槽胎面设计，胎面设置有四道环形排水槽，在湿滑跑道滑跑时可快速破除胎面与道面之间的水膜，降低滑跑侧滑的风险，胎体采用橡胶复合材质，内部可充入压缩空气，进一步缓冲道面传递的小幅振动。

　　设计过程中，首先根据目标机型的最大下沉速度、整机着陆重量计算出所需的缓冲行程，最终确定支柱的有效缓冲长度为180mm，既保证了足够的缓冲余量，又避免支柱过长导致飞行过程中收纳阻力过大。安装边界层面，上部安装接头的两个安装孔中心距为120mm，安装面距离机轮最下端的垂直高度为420mm，机轮外径为280mm，胎面宽度为80mm，整套起落架处于完全伸展状态下的横向最大宽度不超过100mm，在收纳状态下可完全收入机身下部的起落架舱内，不会额外增加飞行过程中的气动阻力。

　　结构强度校核环节，针对着陆冲击、最大转弯侧力、硬着陆过载三种极端工况开展了有限元分析，对支柱与安装接头的过渡圆角部位做了加厚处理，过渡圆角半径设置为8mm，有效降低了应力集中系数，经校核该部位的最大应力低于所选航空铝合金材料的屈服强度，满足15000次起降循环的疲劳寿命要求。在实际装配过程中，上部安装接头与机身支座之间可加装调整垫片，用于微调起落架的外倾角与前束角，保证机轮与道面的接触面积处于合理区间，避免胎面出现偏磨现象。轮轴部位设置有润滑脂注油通道，可在定期维护时注入航空润滑脂，保证轴承转动的润滑效果，降低维护过程中的拆装工作量。

　　不同于大型民航客机的多轮小车式起落架，这类单支柱起落架结构简单、维护成本低，没有复杂的锁止、收放作动结构，对于不需要收放起落架的轻型固定翼无人机而言，可直接采用固定安装方式，进一步降低结构重量，整套起落架的结构重量控制在3.2kg以内，在同承载等级的起落架结构中处于较轻水平。针对草地跑道的使用场景，机轮胎面的沟槽深度设置为6mm，可在道面存在少量杂草、浮土的情况下保证足够的抓地力，避免滑跑过程中出现打滑跑偏的问题。支柱表面采用硬质阳极氧化处理，可适应沿海地区高盐雾、高湿度的使用环境，避免结构表面出现腐蚀导致强度下降。