起落架
起落架（Landing Gear）是飞机实现起飞、着陆功能的主要装置，是保证飞机安全飞行的关键部件。其质量通常占飞机正常起飞质量的4%~6%，占飞机结构质量的10%~15%。
飞机起落架的发展历经多个阶段。最初，1903年莱特兄弟首飞的飞机并无带机轮的起落架，到1906年，巴西桑托斯・杜蒙特的 “双14” 飞机成为首架配备机轮起落架的飞机。一战时，起落架形式有所改进，多为结构简单的后三点式，靠缠绕在轴上的松紧绳缓冲。第一次世界大战至第二次世界大战期间，出现可收放起落架，最早用于英国布里斯托尔市丘辟特竞赛飞机，不过二战前多数飞机起落架仍不可收放，二战开始后，可收放起落架在战斗机和轰炸机上广泛应用。二战后，起落架设计全面发展，子午线轮胎、新型刹车材料、数字化防滑控制系统、高强度钢等相继出现并应用，前三点式起落架大量使用。近几十年，起落架结构形式和布局变化不大，但更多新材料、新技术融入其中，使其性能不断提升，更加安全可靠。
现代起落架主要包括缓冲机构、收放机构、锁定机构、转弯机构和刹车机构等，各机构的功能各不相同。缓冲机构主要用于吸收运载器着陆和滑跑的冲击动能，收放机构和锁定机构提供起落架的收起、放下、锁定等功能，转弯机构和刹车机构提供运载器在地面的刹车减速和转弯纠偏功能。
按照起落架轮子的布置方式，起落架可分为后三点式、前三点式、自行车式和多支点式。根据承受和传递载荷的方式，即结构受力形式，可将起落架分为桁架式、梁架式和混合式三种形式。
随着航空技术的发展，为实现飞机起落架长寿命、高可靠性、尺寸小、重量轻的目标，起落架已从纯机械结构向机电液复合结构发展，从陆空使用环境向水陆空天使用环境发展，在设计上更多地应用信息技术、微电子、微机电、新材料、新动力等技术。
简史
1903年12月17日，人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操纵的重于空气的飞行器成功飞行。这就是莱特兄弟所制造的“飞行者一号”。然而在这架飞机上，并没有现代起落架的影子，而是有一对类似滑橇的装置。它用带轮子的小车在滑轨上靠落锤装置弹射辅助起飞。
在1906年上天的巴西桑托斯・杜蒙特的 “双14” 飞机上，就有了现代起落架的样子。在采用轮式起落架以后，飞机在地面的移动、起飞前滑跑和着陆性能都有了很大的提高。
到了第一次世界大战，起落架形式有所改进，但结构仍比较简单，多是后三点式，其结构一般是采用连接到机身上的相当粗糙的支柱和具有某种程度缓冲的装置，它的缓冲作用是用缠绕在轴上的松紧绳来实现的。
在第一次世界大战与第二次世界大战之间的 21 年中，飞机起落架有了很大发展，出现了可以收放的起落架，这就减小了飞机飞行阻力，提高了飞行速度。最早的可收放起落架是 20 世纪 20 年代后期英国布里斯托尔市丘辟特竞赛飞机上所用的。二战之前，大多数飞机还是采用不可收放的起落架，二战开始后，大部分战斗机和轰炸机采用了可收放起落架。
从二战开始，起落架设计得到了全面发展：子午线轮胎开始普遍使用；刹车材料如铍和碳已经被开发出来；采用数字化防滑控制系统；超高强度钢和应力抗腐蚀铝合金开始使用；高效率缓冲器被设计出来；前三点式起落架开始大量使用。
近几十年来，起落架的结构形式和布局没有太大变化，只是更多的新材料、新技术应用到起落架设计上来。起落架控制系统采用大量电子设备和机电设备用于起落架操纵、位置检测、告警等，使起落架系统信息化、智能化。起落架结构上，高强度钢、钛合金、大型金属锻件等广泛应用，复合材料也开始在起落架上得到应用，最新出现的 3D 打印技术也已经在一些飞机起落架上应用。这些新材料、新技术的应用使得起落架结构重量及成本降低、效率更高、寿命更长、可靠性更高。
功能原理
起落架的功用是保证飞机起飞前和着陆后在地面滑行，以及使飞机在机场上移动和停放。它承受起飞着陆及滑行和停放时地面给飞机的反作用载荷，缓和飞机着陆及在不平地面上运动时的撞击。现代飞机上大都采用可收放的的起落架。起落架的类型决定于飞机在地面上支持点的数目及其在飞机上的位置。
结构组成
起落架主要用于在地面支撑运载器，其主要包括缓冲机构、收放机构、锁定机构、转弯机构和刹车机构等，各机构的功能各不相同。缓冲机构主要用于吸收运载器着陆和滑跑的冲击动能，收放机构和锁定机构提供起落架的收起、放下、锁定等功能，转弯机构和刹车机构提供运载器在地面的刹车减速和转弯纠偏功能。
缓冲机构
缓冲减震机构是起落架最重要的部件，主要用于吸收和耗散飞行器着陆和滑跑过程中的冲击动能，减小飞行器冲击过载以保护结构和设备仪器的安全。现代飞机上应用最广泛的是油气式缓冲器。当缓冲器压缩时，气体的作用相当于弹簧，油液以极高速度穿过小孔，吸收大量能量并转化为热能，使飞机很快平稳下来。
收放机构
为了减小阻力、保障起落架及舱内设备的热环境需求，航空器在飞行时其起落架均需收藏于机体内部，这要求起落架必须设计为可收放的机构。收放机构的主要功能是通过一定的驱动使起落架按规定的轨迹运动到指定的收起或放下位置。起落架在收起或放下运动过程中必须灵活协调。收放机构的核心部件是收放作动筒，通过液压压力使收放作动筒伸缩，再通过连杆､转轴等一整套收放机构将起落架收起或放下｡
起落架收起时，解锁作动筒供压克服锁弹簧/气压的作用使下位锁解锁，收放作动筒收缩驱动起落架主支柱绕转轴旋转收起，撑杆和锁杆随动折叠，当运动到位时，起落架锁柱撞击上位锁锁钩，完成起落架收起锁定。起落架放下时，上位锁解锁，起落架主支柱在收放作动筒和重力的作用下沿转轴转动放下，当接近放下锁定位置时，锁杆在锁弹簧/气压的作用下完成放下锁定。
锁定机构
由于起落架为可收放的机构，因此必须设计相应的锁定机构以保持起落架在收起和放下位置机械可靠锁定。起落架锁定机构通常包括上位锁和下位锁，上位锁的作用是将起落架支柱锁定在收起位置，需承受飞行过程中的过载和振动；下位锁的作用是将起落架支柱锁定在放下位置，以承受起飞和着陆的冲击载荷，而不会因冲击而开锁。
前轮转弯机构
大型飞机上多设有前轮转弯机构，驾驶员通过直接对前轮转弯机构操纵使飞机在地面转弯｡前轮转弯纠偏需在前起落架上安装转弯机构，操纵转弯机构实现飞行器转向。
刹车机构
刹车机构能够实现飞行器刹车功能，吸收水平动能，降低滑跑速度，缩短制动距离，刹停飞行器。飞机起落架刹车系统种类多样，按结构可分为单盘式、浮动盘式、固定盘式、双盘式、多盘式和分段式等。单盘式用于小型飞机，由动盘和卡钳组成；浮动盘式通过活塞和自动调节销实现均匀刹车；固定盘式能确保刹车衬片均匀磨损；双盘式在单盘基础上增加一个盘以增强刹车效果；多盘式用于大型重型飞机，由多个交替的钢质定子和刹车盘组成；分段式是多盘式的变体，具有更好散热性能。
这些刹车系统的主要部件包含刹车盘、刹车片、刹车油管和刹车泵等。其中，刹车盘的材质选择至关重要，早期多为铁或钢，而如今在重型飞机上，为应对高热量，碳纤维材料因其减轻重量和提升高温性能的优势被广泛应用。
不同类型的刹车系统依据飞机的大小、重量和速度等因素进行针对性设计与选择。小型飞机因重量轻、速度低，常采用结构简单的单盘式刹车；大型重型飞机由于着陆时动能大，则需多盘式或分段式等能承受更大负载、产生更强刹车力的系统。
此外，飞机刹车系统还配备防滑刹车控制系统、自动刹车系统等辅助功能。这些辅助功能极大地提升了刹车过程中的稳定性和可靠性，共同保障飞机在着陆和滑行时能安全、有效地减速和停止。
减震设计
起落架减震器系统由轮胎和减震器两部分组成。它的功用是：减小飞机在着陆接地时和地面运动时所受的撞击。并减弱飞机因撞击而引起的颠簸跳动。随着飞机的不断发展，减震器也有很大发展，曾经使用过和目前正在使用的减震器有：橡皮减震器；弹簧减震器；空气式减震器；油液空气式减震器；全油液式减震器。
其中油液空气式减震器（简称油气式减震器）是目前应用最广泛的一种。它的主要组成部分有：外筒、活塞、活塞杆、掣动活门、密封装置等。当飞机着陆与地面发生撞击时，撞击载荷使活塞杆向上滑动，减震器内的油液被迫冲开掣动活门以高速流过几小孔。油液与小孔发生剧烈摩擦产生热量经过活塞杆和外筒而消散。同时外筒中的油液压缩而升高，使空气的体积缩小，压力增大，吸收了撞击动能。当空气被压缩到最小体积，活塞上升到顶点时，空气作为一个弹性体而开始膨胀，推动活塞杆向下滑动。这时活塞中的油液将掣动活门关闭，使小孔数目减少，油液以更高速度通过小孔发生摩擦，消散了更多的动能，这样便吸收并消耗一部分动能并准备进行下一个工作循环，经过几个循环就可将全部撞击动能逐步转化为热能而消散，缓和了飞机的着陆冲击。
主要分类
按照起落架轮子的布置方式，起落架又可分为后三点式、前三点式、自行车式和多支点式。
根据承受和传递载荷的方式，即结构受力形式，可将起落架分为桁架式、梁架式和混合式三种形式。
布置形式
后三点式
早期在螺旋桨飞机上广泛采用后三点式起落架。这种起落架有一个尾轮和两个主起落架，尾轮在机身尾部离重心较远处，主起落架在飞机重心稍靠后处｡这种形式的起落架结构简单，适合于低速飞机，在四十年代以前得到广泛应用，现代飞机上除一些装有活塞式发动机的轻型､超轻型低速飞机外，基本不会使用这种配置形式起落架｡
后三点式起落架有以下优点:
(a) 飞机上易于安装尾轮｡与前轮相比，尾轮结构简单､尺寸小､重量轻；(b) 正常着陆时，着陆姿态与地面滑跑､停机时姿态相同，飞机有较大迎角，因此可以利用较大的飞机阻力来进行减速，从而减小着陆滑跑距离。
随着飞机速度不断提高，后三点式起落架也暴露出很多缺点:
(a) 高速滑跑时，遇到前方撞击或强烈刹车，容易发生倒立现象，因此为了防止倒立，后三点式起落架不允许强烈刹车，从而使着陆滑跑距离增加； (b) 着陆速度较大时容易发生 “跳跃” 现象｡因为在这种情况下，飞机接地时的实际迎角小于规定值，使机尾抬起，只是主轮接地｡接地瞬间，作用在主轮的撞击力产生抬头力矩，使迎角增大，由于此时飞机速度大于规定值，导致升力大于重力而使飞机重新升起，以后由于速度很快的减小而使飞机再次飘落｡这种飞机不断升起飘落的现象就称为 “跳跃”, 它有可能使飞机损坏；(c) 在起飞､降落滑跑时不稳定｡如果在滑跑过程中，某些干扰使飞机相对轴线转过一定角度，这时在支柱上形成的摩擦力将产生相对于飞机质心的力矩，使飞机转向更大的角度；(d) 在停机､起飞､着陆滑跑时，前机身仰起，向下视界不佳｡
前三点式
现代飞机上使用最广泛的是前三点式起落架。两个主轮保持一定间距左右对称地布置在飞机质心稍后处，前轮布置在飞机头部的下方。飞机在地面滑行和停放时，机身地板基本处于水平位置，便于旅客登机和货物装卸。重型飞机用增加机轮和支点数目的方法减低轮胎对跑道的压力，以改善飞机在前线土跑道上的起降滑行能力。
前三点式起落架优点有: (a) 着陆简单，安全可靠｡重心在主起落架之前，着陆时不会发生后三点式起落架那样的 “跳跃” 现象； (b) 有良好的方向稳定性，侧风着陆时较安全，地面滑行时，操纵转弯较灵活； (c) 不会发生倒立危险； (d) 在停机､起飞､着陆滑跑时，飞机处于水平或接近水平，向下的视界较好； (e) 喷气式飞机上发动机排出的燃气不会直接喷向跑道，对跑道影响较小｡
前三点式起落架也有它的缺点: (a) 前起落架布置较困难，尤其是发动机在机头的小型飞机，机身前部空间非常紧张； (b) 前起落架承受载荷大､尺寸大，相比后三点式的尾轮构造更复杂，质量更大； (c) 着陆滑跑时处于小迎角状态，不能充分利用空气阻力减速； (d) 会产生前轮摆振现象，需要有防止摆振的减摆器或其他防摆措施； (e) 因前起承受载荷大，起飞时抬前轮相对困难｡
自行车式
这种起落架是在飞机重心前后各有一个主起落架，在飞机左､右机翼下还各有一个较小的辅助轮｡自行车式起落架的飞机主要是一些机身较小，机翼单薄的飞机｡这些飞机起落架如用前三点式，机身没有足够空间收藏起落架或起落架布置不能满足侧翻角等要求，单薄的机翼也没有空间收起落架，于是采用了这种自行车式起落架｡
自行车式起落架优点就是可以解决起落架收藏问题，它也有与前三点式起落架相同的缺点，另外，它不能采用主轮差动刹车转弯，只能通过前主轮转弯操纵机构实现地面转弯｡ 目前只有很少数飞机采用这种起落架配置形式｡
多支点式
这种起落架的布置形式与前三点式起落架类似，飞机的重心在主起落架之前，但其有多个主起落架支柱，一般用于大型飞机上。如美国的波音747、C-5A(军用运输机（起飞质量均在350吨以上)以及苏联的伊尔86客机(起飞质量206吨)。采用多支点式可以使局部载荷减小，有利于受力结构布置；还能够减小机轮体积，从而减小起落架的收放空间。
结构形式
桁架式起落架
桁架式起落架由空间杆系组成的桁架结构和机轮组成。构架式起落架的主要特点是：它通过承力构架将机轮与机翼或机身相连。承力构架中的杆件及减震支柱都是相互铰接的。它们只承受轴向力(沿各自的轴线方向)而不承受弯矩。因此，这种结构的起落架构造简单，质量也较小，在过去的轻型低速飞机上用得很广泛。但由于难以收放，通常只用在速度不大的轻型飞机或直升机上。
支柱式起落架
支柱式起落架的主要特点是：缓冲器与承力支柱合而为一，机轮直接固定在缓冲支柱上｡对收放式起落架，收放作动筒可兼作撑杆｡扭矩通过扭力臂传递，亦可以通过活塞杆与缓冲支柱的圆筒内壁采用花键连接来传递｡这种形式的起落架构造简单紧凑､易于收放，而且质量较小，是现代飞机上广泛采用的形式之一｡
支柱式起落架的缺点是：活塞杆不但承受轴向力，而且承受弯矩，因而容易磨损及出现卡滞现象，使缓冲器的密封性能变差，不能采用较大的初压力｡
摇臂式起落架
摇臂式起落架的主要特点是：机轮通过可转动的摇臂与缓冲器的活塞杆相连｡缓冲器亦可兼作承力支柱｡这种形式的缓冲器只承受轴向力，不承受弯矩，因而密封性能好 , 可增大缓冲器的初压力以减小缓冲器的尺寸，克服了支柱式的缺点，在现代飞机上得到了广泛的应用｡
摇臂式起落架的缺点是构造较复杂，接头受力较大，因此在使用过程中的磨损亦较大｡
混合式起落架
混合式起落架由支柱、多根斜撑杆和横梁等构件组成，撑杆铰接在机体结构上，是桁架式和梁架式的混合结构。支柱承受剪切、压缩、弯矩和扭矩等多种载荷，撑杆只承受轴向载荷，撑杆两端固定在支柱和横梁上，既能承受轴向力，又能承受弯矩，因此大大提高了支柱的刚度，避免了摆振现象的发生。
非常规起落架
一般飞机都在混凝土跑道起降，有些特殊飞机会在草地､雪地､水上起降，因为使用环境的不同，就产生了一些非常规的起落架，如滑撬､雪橇､气垫､浮筒式起落架等｡
滑撬式起落架一般包括一个小车或滚棒装置用于起降，起飞装置在飞机起飞后会留在地上｡滑撬式起落架重量轻，与地面接触面积大，适合在软地面上使用｡
雪橇式起落架顾名思义就是起落架是类似于雪橇的装置，使用这种起落架，飞机可以在雪地上着陆｡为了使飞机在无雪的地面上也能使用，飞机也常装有机轮，当需要时可以将机轮放在雪橇下面或者上面｡在雪地上着陆时，机轮沉陷到雪橇支撑住飞机为止｡
气垫式起落架是有一气垫体位于飞机下部，由发动机向气垫体供气，空气通过气垫体下表面一系列带有角度的孔向外排出，排出的空气在飞机下方形成气垫，将飞机与地面隔开｡刹车时使用滑撬或滑撬垫，当施加刹车压力时，它们即被压向地面｡
浮筒式起落架指飞机下部安装有两个浮筒，使飞机可以在水上起降､停留｡这种形式起落架一般出现在陆基飞机改装成水上起降的飞机上｡
材质和工艺
材质
早期喷气式飞机起落架主承力构件采用手工电弧焊，使用 4340 钢等材料。随着技术进步，西方国家用整体锻件制造工艺取代拼焊结构，强度更高的低合金超高强度钢成为主流。目前国外广泛应用的起落架用材为低合金超高强度钢，如美国的 300M 钢，因其强度高、横向塑性高、断裂韧度高、抗疲劳性能优良，在众多飞机上使用；法国的 35NCD16 钢用于 “幻影”“协和号” 等飞机；苏联的 30XICH2A 钢也是典型代表。
中国飞机起落架用材主要是低合金超高强度钢，先后有多种钢材用于起落架制造，目前广泛应用的是 30CrMnSiNi2A 钢。过去中国使用的部分钢材存在冶金质量差、纯洁度低等问题，如今对双真空 30CrMnSiNi2A 钢的研制取得进展，其综合力学性能优于非真空钢。40CrNi2Si2MoVA 钢强度高、综合性能好，性能与 300M 相当，在国内应用技术不断发展。
制造工艺
起落架的主承力材料多为300m、a100钢材料，以及少量的高强度铝合金和钛合金等，它们的共同特点就是难加工，需要克服抗疲劳、裂纹、扩展速率、缺口、敏感度等工艺难关，薄壁大孔径大型复杂零件高精、高效加工是现代飞机起落架加工共同的特点和难点。
制造过程中要涉及金刚石磨削及超精加工、切削加工烧伤控制及检测、深孔加工、钛合金零件焊接等复杂技术，需要高压真空电子束焊、大型真空热处理、表面处理等特种工艺加工，整个过程控制必须十分严格精细，以确保起落架的长寿命和高可靠性。
标准规范
2008年3月30日，中国人民解放军总装备部发布《飞机起落架系统通用规范》，标准号：GJB 3063A-2008，该标准于2008年6月1日实施。
2020年6月2日，中国航空综合技术研究所发布《民用飞机起落架结构设计与仿真》，标准号：GB/T 38918-2020，该标准于2020年12月1日实施。
故障迫降记录
2000年7月12日，一架赫伯罗格劳埃德空中客车A310在从干尼亚飞往汉诺威后无法正常收起起落架。航班继续飞往预定目的地，但由于燃油消耗较高而选择途中改道被误判，可用燃料在计划降落维也纳之前完全耗尽。这架飞机在机场周边无动力着陆时遭受了严重损坏，但在随后的紧急疏散中，没有乘客受伤，只有少数人受轻伤。
2005年3月11日，英国地中海航空公司运营的一架空客A321-200在沙尘暴中执行了两次低于适用最低限度的不稳定进近，降落在苏丹喀土穆机场。当机组人员从ATC收到能见度低于进近所需的最低要求时，他们正在尝试第三次进近，他们决定改道前往苏丹港，空中客车A320在那里降落，没有发生进一步事故。
2005年9月21日，捷蓝航空运营的一架空客A320在加利福尼亚州洛杉矶机场成功紧急降落，前轮在早些时候的起落架缩回故障后向前后位置翘起 90 度。
2012年11月16日，一架空中客车公司空客A300在对方向控制输入做出异常反应后，从布拉迪斯拉发着陆跑道的左侧离开。调查发现，前起落架扭矩连杆的错误和未被发现的重新组装导致了偏移，并且维护手册中没有明确的说明，但已纠正，这助长了这种情况。此外，法院还认为，没有任何法规要求跑道附近的设备设计应尽量减少对离开铺砌表面的飞机的潜在损害，这是导致事故造成的损害的原因。
2015年10月16日，一架空中客车A320左发动机未上锁的风扇罩门在起飞期间和起飞后不久从飞机上掉落。尽管ATC意识到发动机面板在起飞过程中丢失，但由于跑道仍在使用，当它被回收时，它已经变成了小块，但之后将近一个小时都没有找到它。调查将未能将整流罩锁上的原因归咎于航线维护，以及未能检测到情况的原因，是由于维护人员和机组人员的检查不充分。
2018年8月14日，一架空客A320飞机在离开珀斯时没有完全拆除其主起落架地面锁，在滑行和起飞过程中，未固定的部件从飞机上消失，直到跑道FOD报告后才被找回。调查确定了多个促成因素，包括最近对派遣责任的转移监督不力、缺乏适当的地面锁定使用程序、没有连接未直接连接到每个起落架腿旗帜的锁定部件所需的金属挂绳（在其他公司飞机上也发现过）以及飞行员未能确认所有部件都在驾驶舱储物箱中。
2018年8月14日，一架澳大利亚珀斯空中客车A320飞机在离开珀斯时没有完全拆除其主起落架地面锁，在滑行和起飞过程中，未固定的部件从飞机上消失，直到跑道 FOD 报告后才被找回。调查确定了多个促成因素，包括最近对派遣责任的转移监督不力、缺乏适当的地面锁定使用程序、没有连接未直接连接到每个起落架腿旗帜的锁定部件所需的金属挂绳（在其他公司飞机上也发现过）以及飞行员未能确认所有部件都在驾驶舱储物箱中。
2024年12月29日，韩国济州航空一架波音737在务安机场着陆偏离跑道发生爆炸事故。事故原因初步判断，飞机疑似在降落过程中与鸟群发生冲撞，导致起落架没有正常放下。仅一天后，韩国济州航空又一架同型号波音客机因起落架故障出现异常在起飞后不久折返，最终成功降落。
发展趋势
随着航空技术的发展，为实现飞机起落架长寿命、高可靠性、尺寸小、重量轻的目标，起落架已从纯机械结构向机电液复合结构发展，从陆空使用环境向水陆空天使用环境发展，在设计上更多地应用信息技术、微电子、微机电、新材料、新动力等技术。正因为采用了这么多先进技术，起落架当然也会更加安全和强大。
参考资料
航空百问:小身躯有大力量，起落架为什么那么强?.澎湃新闻.2024-12-31
Undercarriage.剑桥大学出版社在线出版.2024-12-31
起落架.Landing Gear.2024-12-31
航天运载器起落架机构技术研究综述.微信公众平台.2025-01-13
179人遇难，又因起落架?飞机起落架有多重要.凤凰网.2024-12-31
航空模型组成部分（起落架）.航空科普.2025-01-13
第五节 起落装置.第五节 起落装置.2025-01-13
Aircraft Braking Systems.SCRIBD.2025-02-14
飞机起落架系统通用规范.青岛市标准化研究院.2024-12-31
GB/T 38918-2020 民用飞机起落架结构设计与仿真.GB/T 38918-2020 民用飞机起落架结构设计与仿真.2024-12-31
国家标准项目.全国标准信息公共服务平台.2024-12-31
飞机起落架，为何被称为“生命的支点”?.网易.2024-12-31