 前言飞机诞生100多年来，有个部件让所有设计师恨之入骨又不得不付出巨大的代价，就是起落架。这个东西在飞机飞行时毫无用处，但偏偏还绝不可少！哪怕最先进的飞机也可能因它而折翼！也许好多设计师看王家卫《阿飞正传》时会哭——张国荣有段台词：“我听人讲过，这个世界有种鸟是没有脚的，它只可以一直飞啊飞，飞到累的时候就在风里睡觉……”  鸟儿最初的脚最早的鸟儿们可以说没有脚，或者说没有清晰的脚。早期飞机的基本结构都没有定型，着陆的速度也非常慢，因此起落架的布置非常随意。莱特兄弟的“飞行者一号”，起初就只有个钢管做成的支架，在草地上起到类似滑橇的作用。后来飞了几次才发现起飞滑行时阻力实在太大了，于是加了几个车轮。  世界上第一架飞机没有脚，只有个架子 到了一次大战时，飞机的结构基本定下来了，比较经典的“后三点”式起落架就应运而生。之所以是“后三点”，主要是因为那时候的飞机，发动机、乘员舱都布置在机头或者机翼上，比较靠前，而承担最主要的着陆冲击力的两个主起落架，自然也在这里生根，可以共用强化的结构，有效吸收冲击力的同时也又节省了重量。  早期的“后三点”起落架 较重的部分都靠前，飞机的机尾部分自然普遍比较轻，有个小小的尾轮支撑一下就好了。而且尾轮可以和飞机垂直尾翼上的方向舵刚性连接，这样既节省了重量，又可以共用一套转向操作系统，在地面由尾轮负责转向，空中方向舵负责转——非常实用！而且“后三点”起落架让飞机在地面的状态是上仰的，滑跑时机头的螺旋桨不会打到地面。有了这么多好处，“后三点”起落架一下子就成为当时飞机的主流。  “后三点”起落架的尾轮与方向舵是连在一起的 能收放的八字脚到了二次大战，飞机们纷纷采用了可收放的起落架，“后三点”仍然是最主要的起落架布局。仔细观察主起落架的收放形式，可以看到“后三点”的收放方式可以分为“外八字”、“内八字”、“前收式”、“后收式”等好几种。“外八字”的典型就是大名鼎鼎的Me109战斗机了，最大的优点就是起落架直接安装在强度最好的机身翼梁盒上，大大节约重量。  Me109的起落架向两边收起，形如“外八字” 但这也给Me109带来一个严重的问题：主起落架间距太小，起降滑跑时稳定性很不好。特别是地面不平整的前线机场上，新手飞行员稍不注意飞机就左右打晃，严重时会翼尖擦地导致飞机严重损坏！这个毛病伴随了Me109终身——起落架的布局是飞机的基础结构，改动非常困难！“外八字”的难兄难弟还有Me109的一生之敌——英国“喷火”式战斗机。而且毛病居然也是一模一样！不过，和“喷火”式同期的“飓风”式战斗机却采用了“内八字”式的起落架。  “喷火”的主起落架轮距也非常小 “内八字”起落架最典型的代表当属著名的P-51“野马”式战斗机。“内八字”起落架天生轮距比较大，彻底杜绝了“外八字”的左右易翻倒的毛病。但“内八字”的问题在于起落架生根处在机翼上，这里的结构需要做相应的强化。仔细看“野马”的起落架生根于机翼偏前缘的地方，这里正好是机翼中强度最好的翼梁所在。“内八字”在重量上付出的代价大一些，对飞机的滚转速度也有一些影响。“内八字”轴心国的飞机也在用，代表就是“屠夫之鸟”FW190战斗机。  “野马”的“内八字”起落架 不八字的脚“内八字”“外八字”还有一个共同的毛病：横向的收放形式占用机翼下大量的空间，而且还是结构强度最好的空间。这部分本来可以用来布置炸弹、副油箱的挂架的，被“内外八字”起落架占据以后，只好把武器挂架往外移，但外侧的强度又不够！这个毛病甚至直接影响到战斗机的载弹能力。战斗机设计师们为此又开发了一些其它的收放形式。比如F4F“野猫”战斗机，算是“小外八字”，起落架直接收进机身。但这样轮距就更小了，而且把最坚固的机身挂架位置给占据了。  内外八字起落架占据机身下宝贵的空间，武器只好往外放  “野猫”的挂架把机翼的空间让出来，但轮距实在太小了 于是“野猫”的后继机型F6F“地狱猫”战斗机干脆把起落架生根在机翼上，直接向后收起。这样节省了大量机身和机翼下的空间，形式效果不错，TBD“蹂躏者”鱼雷轰炸机、SBD“无畏”俯冲轰炸机……都是这样主起落架纵向收放的设计。SBD是向前收，TBD向后收，而且TBD向后收好起落架后还露出半个轮子——而其它飞机纵向收起时起落架会旋转一下让机轮平整地收进机翼。TBD这样半个轮子露在外面无疑会增加阻力，但好处是万一放不下来——这种故障在早期飞机上很常见，而且起落架也容易被炮火打坏后卡住放不下来——迫降时安全性会好很多。  这架TBD迫降（桨弯了）后并无大碍，得力于外露的半个轮子 二战时随着飞机的速度越来越快，螺旋桨的直径也越来越大，这个问题的直接后果就是“后三点”起落架必须越来越长。象P-47“雷电”这样的巨型单发战斗机，螺旋桨直径后期达到了惊人的4.01米。而同样采用R-2800“双黄蜂”发动机的F4U“海盗”式战斗机由于是3叶桨，直径甚至达到了4.06米！起落架太长的话，要保证足够的强度就会非常的重！于是“海盗”干脆采用了少见的倒鸥形机翼，既减少了阻力，又能有效减少起落架的长度，付的代价是加工的工时会比较多，影响到生产效率和造价，但这对于财大气粗的美国人不算什么问题。 倒鸥翼使“海盗”的起落架不会那么长 脆弱的大长腿但资源贫乏的日本到后期就遇到了大麻烦。后期的高速战斗机比如“紫电”局地战斗机（就是截击机），就被起落架的质量问题一直困扰：一方面要高速必须增加长度，另一方面却因为有色金属缺乏、熟练技工上了战场等原因导致质量严重下降！而且“紫电”是中单翼布局，起落架因此更长，让飞行员在降薪时更是心惊胆战！本来性能也只是勉强能对抗最新式的美国飞机，飞行员也是菜鸟居多，却还因为起落架的质量白白损失！ “紫电”战斗机是中单翼，大长腿很脆弱 后来发展“紫电改”时，硬是把“紫电”的中单翼变成下单翼，缩短起落架长度就是重要原因。“紫电改”的起落事故的确少了一些，但仍然存在，哪怕是343航空队（由日本仅存一些王牌组成的精英航空战队）那些老鸟们驾驶“紫电改”降落时也还是提心吊胆。而另一款被精日吹上天的“大东亚决战机”“疾风”也为此困扰！螺旋桨也就3米的直径，可在从国内赶赴菲律宾战场时，往往在台湾就趴下一半！这其中起落架“功不可没”！可以说二战日本战机有几个潜伏在国内的敌人——发动机制造厂、起落架生产车间、武器制造厂！ “紫电改”就强了很多，注意与前图比较机翼位置 “紫电改”算是改成了下单翼，可还有些飞机是天生上单翼！比如英国的“梭子鱼”舰载轰炸机，这个麻烦就更大了。不过执拗的英国设计师硬是解决了这个问题：仔细观察“梭子鱼”的起落架，它的机身上有一大块非常牢固的可以收放三角形结构件，起落架就生根在它上面！收起落架时这个结构件收拢到机身上，起落架则翻起来正好收进机翼！这样既保证了足够的轮距，又能缩短起落架的长度，代价是大大增加了结构的复杂性。没关系，用得好就好！ 上单翼的“梭鱼”轰炸机的起落架为避免过长导致结构很是复杂 没有脚的鸟起落架如此麻烦，飞到空中却又毫无作用成为死重，当然就不断有设计师试图开脑洞——能不能干脆把飞机做成“没有脚的鸟”呢？德国人动手比较早，他们首先从Me163“彗星”式火箭战斗机着手——“慧星”只能飞几分钟，还要带着起落架这么个夯货实在太不划算。设计师给“慧星”做了一副“可抛”式起落架——飞机起飞时是在一辆小车上，离地时小车并不跟着离地。降落怎么办？反正那时候“慧星”已经没动力了，要靠滑翔降下来，干脆直接用机腹擦着草坪着陆吧！于是“彗星”就成为了一只“没有脚的鸟”！ “慧星”是只没有脚的鸟 靠着火箭发动机巨大的推力和“剁脚”这样极端的减重措施，“彗星”成了二战中最快的飞机，没有之一！也是人类历史上第一种突破1000公里时速的实用型飞机。降落虽然难度大了一些，但滑翔着陆本来难度就大，即使有起落架也只有高手能完成，因此在“彗星”上降落问题还不算太突出。德国人备受鼓舞，又把人类历史上第一架喷气式轰炸机Ar234“阿拉多”的脚给剁了（其实还是有相对简单的滑橇的）！“阿拉多”有辆专门设计的3轮小车，飞机起飞后与小车分离。 “阿拉多”原本没有脚，但起飞时比较危险 但这次不一样了，“阿拉多”比“彗星”重很多，而喷气式发动机加速也远不如火箭发动机那么快，因此 “阿拉多”与3轮车在地面是锁在一起的。起飞时飞机与小车解锁就成了麻烦——飞机刚刚达到起飞速度时升力和速度不够大，稳定性和操作性都不太好，这时如果解锁不干脆（多个锁固点没有同时解锁）就可能造成严重事故！而且解锁如果不成功，飞机就会带着小车上天！这时候再解锁的话，小车很可能被气流吹翻后打到机身上！ “阿拉多”轰炸机后来还是把脚装上了 这种事淘金客亲身经历过：曾经开发一款无人机时就采用了类似的无起落架小车滑跑的形式，结果起初几次试飞还算成功，最后一次一侧的锁定点没有解锁成功，飞机立刻被拉得横向翻滚起来直接扣到地上！差点伤了人！“阿拉多”采用这种方式显然也是不成功的，试飞后立刻改装，又装上了“前三点”式起落架——“前三点”式起落架我们后面来细讲。 “它只可以一直飞啊飞，飞累了就……”除了德国人以外，美国人也尝试了“没有脚的鸟”——二战后最萌的喷气式战斗机“小鬼”，圆滚滚的飞机象只肥胖的小甲虫一样非常可爱。它被设计成挂在B-29重型轰炸机这样的母机上，遇到敌机后脱离母机进行战斗，战斗完了再重新挂回母机！最后的结果可想而知：在那个空中加油都还很困难的年代，这样的脑洞实在有些太大了！进行了几次胆大包天的挂回母机测试后——其中居然还成功了几次——圆滚滚的“小鬼”项目被终止了。 “小鬼”虽然没有脚，但头上多了个钩子 飞累了想回去可就难了 日本人的“没有脚的鸟”却是异常残酷的——“神风攻击队”的有些飞机被改成一起飞起落架就脱落，防止有些怕死的队员重新降落飞机！这是逼着年轻人去送死！而火箭动力的“樱花”特攻机干脆就没有起落架，它也象“吸血鬼”一样由轰炸机携带，投放后就不再回收而任由驾驶员和飞机一起撞向盟军军舰。幸好充当母机的一式陆攻机挂上“樱花”以后慢得只能任人宰割，否则这只“没有脚的人肉导弹”会给盟军带来更惨重的损失！ 这是只毫无人性的没有脚的恶鸟 敬请期待后续淘金客说：起落架就是航空史上这么一个特殊的东西，所有的设计师过生日了非常讨厌它，却也因它产生了很多巧妙的设计。这也难怪——连鸟类这样飞行了上亿年的生物，也还不能让脚完全退化，何况飞机。关于起落架的发展本文先讲到这里，后面的部分敬请期待。 人类最终还是会造出“没有脚的鸟”，那意味着人类彻底摆脱地面的束缚：也许一艘向火星甚至太阳系之外飞行的宇宙飞船，才是真正不需要脚的自由之鸟！ 也许这才是永远不回到地面的自由之鸟 史海漫游，淘尽黄沙终得金！ |
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