最近ATPL開始讀到飛機起落架(輪胎)以及煞車系統,覺得還蠻有意思的,
(看起來很像什麼的雲...呵呵~~不曉得阿姑會不會認為是鳳凰~~哈哈~~)
所以想說寫上來分享一下.
輪胎大致上分成,一為含有內胎跟不含內胎兩大種類.
含內胎的相信大家都很熟悉不過,小如腳踏車,大到轎車的輪胎.還記得有
時如果爆胎不嚴重的話,補個內胎就好了,無須整組換掉.(哈哈,雖然整組
輪胎連輪ㄎ一ㄥ一起換掉是許多愛車的人都喜歡做的事情)
然而大型飛機所使用的輪胎,卻是不含內胎的一種(tubeless).至於胎紋呢,
跟一般轎車所使用的也不一樣.汽車所使用的胎紋必須兼顧到穩定性,抓地力
(不管高速還是轉彎),當然還有下雨天地面積水時,輪胎滑過所需要的排水性.
反觀飛機這邊,由於在高速度的情況下一定都是在起飛或是降落的'直線'加
減速那一瞬間,所以最重要的就是直線的穩定性,以及超良好的排水性這兩大
重點了.所構成的胎紋就是直接又簡單的直線環狀條紋.
飛機的輪胎的級數跟一般道路行駛用的輪胎一樣分法,都有其'最大胎能速限'質
(Max tyre energy speed).例如一架波音727的輪胎,最大速限為200節 or kts.
這代表著,要嘛在727接近此地面速度前一定要完成起飛(airborne),或者是在
降落時一定要低於此速度才著陸(touch down),否則都將提高輪胎損壞或者爆胎
的危機.
還記得前幾天打工地方的主管突然跟我聊到,有一則關於飛機的新聞.該飛機在
飛行時突然液壓系統失效,必須採取緊急降落措施.據稱當時的唯一剩下備用液
壓系統,只夠維持一個設施的使用.她問我,如果是我的話,會選擇將備用拿來放
襟翼,還是放起落架(landing gear).
其實這問題還蠻難的.因為舉凡大型飛機,對於起落架(放下輪胎的裝置),都有緊
急備用輪胎釋放裝置,以備液壓失效的情況發生.(液壓是一種,在封閉式管線內置
入液壓油,藉由液體不可壓縮的特性,加上壓力的使用,造成猶如四兩撥千斤的
力道來控制大型的機械裝置)
然而這則故事的真實情況到底是如何已不可考,簡單一點來考量的話:
將剩下的液壓拿來放襟翼flap,的確可以讓飛機的速度降低,在沒有輪子的情
況下,以最慢的速度採用機腹著地的方式降落,以往例來說,似乎有成功的例子.
當然這種情況也有危險性.因為得小心面臨機體解體,或是爆炸的風險.
但是如果使用液壓來放機輪,失去襟翼flap的結果會造成降落時的速度過快,產生
爆胎甚至起落架整組斷掉的危機,結果也是一樣解體跟爆炸的風險.
最後我跟主管說,哈哈,要是我的話,應該還是會採取放下機輪,放棄襟翼.
因為我相信落地速度應該
有其他的方式可以變通解決.但是要我拿機腹來磨地面...會很心疼耶~~
飛機的老闆應該也會瘋掉吧.呵呵~~
有點離題了.總之呢,輪胎對飛機來說真的很重要.除了配合起落架避震裝置,
一起吸收著陸時的撞擊能量,而產生消耗.在地面滾行時,也很容易不小心撿
起尖銳石頭,金屬類的危險物品,降低飛航安全.所以每日飛行,檢查輪胎也是
必要的例行公事之一.另外機場的管理單位,也會定時使用大型具有磁場板面
的特殊車子,在所有飛機可能滑行經過的路面將金屬物品吸起.
起落架學問大:
飛機有大小之分,所以使用的輪胎數也不盡相同.
以鼻輪來說就分成兩大種類:(美國大型運輸機還是俄國製造的載重怪物,
那些鼻輪超過4個以上的在這裡先不討論了...哈哈...)
1.鼻輪 Nose wheel
單鼻輪(single wheel type)以及雙鼻輪(dual wheel type).
當然各有特色跟優點.首先小型飛機因為重量輕,加上節省製造以及維修
成本,所以使用單輪就夠了.基本上超過50人以上載客量的飛機,鼻輪都使
用雙輪裝置.雙輪的優點當然是其直線的穩定性,抓地力也比單鼻輪好.
(特別針對下雨天,積水地面的情況)
另外在飛機降落著陸一瞬間,下降的力道由兩輪來分擔,可以大大增加舒
適感,減少鼻輪著陸瞬間,撞擊力道造成機體結構受損.以及如果其中一輪
爆胎,至少還有一輪可以維持平衡.缺點呢,呵呵,就是製造,以及維修成本很貴!!
2.主輪 main gear
主輪的部分呢(main gear),機翼下方的輪子.
也有分成雙主輪款,以及多輪連結款(multi-wheel bogie arrangements)
這兩種要怎麼分呢,當然也是依照飛機的重量來選取使用的.
使用裝雙主輪款,諸如波音B717~B737,空巴A318~A320.
多輪連結款的主輪,當然就是設計給大型客機,搭載上百人用的啦,像是空
巴A330~A380,波音的757,767,747,777.多輪連結款的主輪優點有,平均,
大範圍的分散飛機重力,不管是在著陸的瞬間還是地面上滾行.
當然也是有缺點,除了製造成本貴,配合裝置的煞車系統也更為複雜.另外
多了輪胎多了裝置,飛機的重量也相對變重.另外還有特別針對位在機翼
下方的主輪,收起時,放置空間的問題.
根據上述的最後一個問題,飛機製造商有了一個解決的辦法.就是將起落
架設計成,具有稍微傾斜的概念. Tilted.
(波音767傾角的主輪,有注意到跟下方的空巴傾角主輪不一樣的地方嗎??)
(空巴A330的主輪,傾角方向跟波音767相反)
一方面在飛機升空後,飛行員收起落架,
傾斜的角度的主輪收藏回機翼後,剩下的空間可以騰出許多給機翼的油箱
來放置油料,放置空氣流動管線,以及控制線路等.在準備著陸時,以大型客
機來說,是後方位於機腹或市機翼的主輪先著陸.因此將機輪設計稍微有角度
傾斜時,可以延長主輪到鼻輪完全落地時間.也就是循序漸進.這種設計可以
大大降低輪胎因為承受飛機重量,在剛著陸時和地面反射的摩擦力.著陸力道
被分散,減輕,當然首當其衝就是舒適度大為提高了.另外不只輪子的耐力,包
括機場跑道的壽命也可以延長.
(增加置物空間的機動性)
(循序漸進的著陸設計)
p.s
講到機場跑道,並非只要是機場就可以提供各式各樣的機種起飛跟降落.跑道
也不是根據'長度'來作為哪些機種可以起降的'首要判斷'.而是根據跑道的
硬度係數,以及可承受多少壓力來作為依據.
在民航界裡,採用了兩個數值來表示,一個是 ACN,另一個是PCN
ACN (aircraft Classification Number)
是依照飛機當時起飛或是降落時的總重量,配合胎壓所計算出來的一個代表數值.
PCN (Pavement Classification Number)
是由各大機場民航單位根據機場跑道當初設計,採用的硬度結構,換算成跟飛機起
降時所採用的同單位數值.
因此呢,當一架飛機欲降落在某座機場,除了要先計算自己飛機本身的最大落地重
量(max landing weight) 或是 landing limit.
再來就是要參考自己飛機的ACN值有無小於機場的PCN值.ACN如果大於機場跑道的
PCN,則代表一但降落,勢必也會造成機場跑道的損壞.
3.body gear 機腹輪
(B747的腹輪)
(A340的腹輪)
還有一種主輪,叫做body gear.位在飛機機腹下方的輪子是設計給大型巨無霸
用的.像是A340還可以沾上一點邊A380就不用說了,B747更是不在話下.算是body
gear的始祖吧??!!哈哈.
優點當然首要是,幫助減輕翼輪所帶給機翼的結構壓力.特別是在著陸的一瞬間.
另外呢,對於跑道硬度係數不夠的機場,多一點輪子,便可更有效的分擔機體的
總重量.舉例來說,同樣重量的飛機,一架三輪,一架七輪.三輪的那架在著陸的
瞬間,帶給跑道的損害以及壓力比七輪的還要嚴重.
再來呢,七個輪子的煞車系統,當然會比只有三個煞車系統的飛機,要能更有效率
的幫助飛機煞車囉.
最後,body gear通常設計是可以轉動的.鼻輪在地面滑行時,進入轉彎道,當鼻輪
朝左時,body gear則會反方向朝右,藉以幫助飛機在陸面上轉彎.因此鼻輪朝右,
body gear則會朝左.
不過通常地面移動超過某時速以上時,自動鎖裝置會將轉彎的功能關起,以避免
影響飛機直線加速起飛或是降落時的穩定性.
缺點呢,造價貴,增加飛機的總重量.另外就是在起飛滑行時,中央機腹的主輪反
而會形成影響速度的阻力.
待續...
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