同样是F-35，起落架差别怎么就这么大？

万磁王

作者：Armstrong
来自空军之翼

　　F-35的起落架由古德里奇公司研制，该公司是全球领先的起落架供应商之一，在起落架制造中率先引入气-液支柱、高强度钢和先进钛合金材料、舰载机起落架的抗裂纹材料，以及起落架“智能”健康管理系统。
　　除了上述部分技术外，F-35的起落架还应用其他一些技术来满足施加载荷、缓冲行程、起落架长度和操作环境上的要求。古德里奇公司完成了F-35三种型号的起落架支柱、子系统、旋转组件（包括机轮、轮胎、刹车）、前轮转向机构、电气/液压系统接口的研制和测试。

F-35C舰载型的重型起落架

万磁王

　　古德里奇公司为F-35B短距起飞/垂直降落型的起落架钛合金支柱外筒专门研制了非金属轴承，为F-35C舰载型的主起落架专门研制了轻量化行程缩短机构，此外还为F-35三种型号的起落架设计了内部液位传感功能。
　　当古德里奇开始设计F-35B起落架时，还没有能与钛合金外筒配套的标准悬臂式活塞杆。典型活塞杆都有一个上轴承，在套筒内径承受高压和高速滑动。F-35B的起落架支柱外筒采用钛合金制造，在无法承受钢制轴承的磨损，会导致使用寿命缩短。古德里奇必须找到一种能在高负荷、高速滑动接触环境下兼容钛合金外筒的轴承材料，最后研制出特殊非金属轴承。该轴承可承受与钛合金外筒内壁的滑动接触，允许F-35B采用钛合金来制造主起落架支柱外筒，以降低起落架整体重量。

F-35B的钛合金支柱主起落架

万磁王

　　由于F-35C舰载型的主起落架支柱缓冲行程较长，无法直接收入轮舱，所以古德里奇设计师必须找到一个在收主起落架时缩短总长度的方法。最后他们在主活塞杆上轴承正下方增加了一个附加活塞，通过小型液压系统在活塞与下轴承之间注入阻尼油来缩短缓冲行程。一系列闭锁机构和安全设计能确保F-35C的主起落架在收起时始终保持在收缩状态。

F-35C主起落架有更长的缓冲行程

　　在F-35起落架系统原始设计规划中，F-35A常规起降型将与F-35B共用外形相同的起落架，而F-35C将具有单独设计的起落架。虽然外形相同，但F-35A和B的起落架采用不同材料制造，前者使用商用飞机起落架常用的300M钢，后者将使用舰载机级别的Aermet  100高强度钢。
　　Aermet  100是卡彭特钢铁公司的专利产品，具有非常高的强度和缓慢的裂纹扩展特性，如果材料中出现裂纹，随着进一步施加负载，裂纹只会缓慢扩散。相比之下，300M或4340M级钢虽然具有相同的强度，但裂纹扩展性能要差一些。
　　F-35三种型号的维护系统中都有一个古德里奇专利系统，以帮助维护人员在维修中确认每根减震支柱中的气液水平。

万磁王

F-35A和F-35B的起落架
　　但是在F-35项目研制早期，洛克希德·马丁公司对飞机设计做了重大改变，导致起落架几何出现细微变化。F-35A起落架设计概念保持不变，但F-35B的起落架则需彻底重新设计，两者只能共用少数通用零件，这全是为了满足F-35B苛刻的减重要求。
　　虽然F-35B起落架系统主体仍采用Aermet  100钢制造，但前、主起落架的支柱外筒改为钛合金，使每架F-35B减重近45千克。支柱外筒选用的钛合金材料具有良好的强度和断裂韧性。钛合金也导致F-35B的前后起落架外筒呈钛灰色而不是白色。

F-35B前起落架支柱外筒也是钛灰色

万磁王

　　F-35A/B的前起落架采用传统悬臂式气液缓冲支柱，都有一个收放动作筒用于起落架的收起和放下。为了承受前后向地面载荷，前起落架放下后，阻力撑杆会锁定到位。该撑杆带锁定连杆以及具有备用弹簧的锁定执行器。
　　所有起落架都要同时承受垂直、阻力和侧向载荷，所以需要有个被叫做阻力撑杆或侧撑杆的结构元件。轮胎在接地时会旋转，对起落架施加以阻力，这会作用在撑杆上，保证了起落架结构的稳固。
　　阻力撑杆的两头分别连接在起落架支柱和机身结构的两个枢轴销上，所以在起落架收起时撑杆会沿支柱中线折叠，将占用空间最小化。

F-35A前起落架的阻力撑杆

万磁王

　　F-35A/B前起落架上的转向机构是线控的，具有一个集成控制阀和反馈传感器的旋转液压马达。前起落架一个不寻常的特征就是缓冲行程很长，以便在起飞滑跑中获得足够大的迎角。F-35A/B的前起落架使用专为F-35研制的通用前轮和轮胎。

F-35A/B前起落架一个不寻常的特征就是缓冲行程很长

万磁王

　　F-35A/B的主起落架采用两段式气液悬臂支柱，内含用于液压阻尼的阻尼油和作为空气弹簧的氮气，除承受飞机重量外还能吸收冲击能量，缓冲行程也可调。使用氮气的原因是可避免氧气对金属部件的腐蚀。由于气室在支柱顶部，阻尼油在底部，所以这种避震也被形容为“从气至液”。
　　双气室内部的气体压力不一样，形成一个分段式空气弹簧曲线。双气室能改变起落架缓冲行程中点上方和下方的弹簧刚性系数，有助于地面挂载和卸下弹药时保持飞机的稳定。在完全伸展位到静止位的大部分行程上，空气弹簧相对较软，而从静止位到完全压缩位的行程上，空气弹簧则非常硬。
　　每个主起落架系统都有一个收放动作筒，用于把起落架收回到轮舱内，动作筒连接支柱与机身结构。
　　和前起落架一样，每个主起落架上都有一个带锁定连杆和具有备用弹簧锁定致动器的阻力撑杆。阻力撑杆一头连接支柱上的轴环，另一头连接机身结构，收起时沿支柱中线折叠。

F-35A主起落架的阻力撑杆

万磁王

粗壮的F-35C起落架
　　F-35C舰载型的起落架必须能够承受着舰时的极端猛烈冲击，以及在弹射起飞时作用在前起落架上的巨大拖曳力量，所以该机的前起落架和主起落架都用Aermet  100钢制造。
　　F-35C的前起落架也是两段式气液悬臂支柱，具有分段空气弹簧曲线，并且提供一个高能量源帮助F-35C从航母弹射起飞脱离滑块时伸展前起落架获得足够迎角。

F-35C粗壮的前起落架

万磁王

　　F-35C的前起落架带有复杂的弹射挂钩机构，用于勾住弹射器滑块弹射起飞。该机构由一个动力单元驱动，包含多个强力弹簧和一个小型内部致动器。
　　F-35C的前起落架之所以采用两段式减震支柱有两个原因，一是在挂载和卸载武器时以及弹射起飞中提供一个稳固的起落架平台，二是在弹射起飞时前起落架收缩行程，在高气压作用下储存能量，当弹射挂钩脱离滑块时，前起落架伸长释放能量抬起机头，获得从甲板升空所需的攻角。
　　同样，在F-35C着舰撞击甲板时，前起落架支柱在被压缩的同时也在储存能量，万一没有勾住任何一条拦阻索需要复飞时帮助抬高机头。
　　但这么设计也带来了问题。由于弹射时前起落被压缩失去缓冲能力，所以F-35C在2017年的弹射起飞测试中被暴露出起落架支柱会产生严重振动的问题，严重到飞行员无法看清驾驶舱显示器的地步。脱离滑块使前起落架支柱的猛烈释放又导致飞行员在105次弹射起飞中92次出现“中度”至“严重”的颈部疼痛。据报道洛马在2019年才会开始对该缺陷进行起落架调整。

弹射末端F-35C的前起落架会释放出强大抬头力量

万磁王

　　F-35C前起落架的阻力撑杆在后端，作用除了和F-35A/B的前起落架阻力撑杆一样外，还负责把弹射起飞中的巨大拖曳载荷传递给机身。一个独立的收放执行机构负责收起和放下前起落架。收放动作筒的一端连接在起落架结构上，上端连接在机身结构。
　　前起落架后部有一个动力单元，内含一个拥有抬起和放下弹射挂钩的液压致动器。当弹射挂钩下放到触及甲板时，动力装置内的第二组弹簧机构就以较小功率上下微调挂钩，以便对接滑块，避免挂钩被卡住或损坏。当液压致动器失压时，大型强力弹簧能够自动把弹射挂钩拉回到中间位置。
　　该动力单元还有一个联动装置，在起落架收起时自动向上把弹射挂钩置于与支柱平行的收起位置，以减小占用空间。

F-35C前起落架的阻力撑杆位于后端