為什麼進入噴氣時代,飛機後三點式起落架就被淘汰了?

2021-02-11 六月航空

1903年，萊特兄弟發明並且成功飛行的第一架飛機是沒有起落架的，用帶輪子的小車在滑軌上靠落錘裝置彈射輔助起飛。三年後巴西的飛機製造者、飛行家桑託斯·杜蒙特發明的飛機，首次出現了類似現代起落架的裝置，在採用輪式起落架以後，飛機在地面的移動、起飛前滑跑和著陸性能都有了很大的提高。

▲運輸機的起落架

但隨著飛機的逐漸成功，飛機設計質量和飛行速度的不斷提高，飛機的著陸性能越來越受到重視，而且是急需解決的問題。到了第一次世界大戰時，後三點式起落架的格局逐漸確立，即起落架的兩個支點(主輪)對稱地安置在飛機重心前面，第三個支點(尾輪)位於飛機尾部。後三點式起落架一直應用到二戰後期，也就是在上世紀二三十年代的戰鬥機，均是後三點式起落架的設計，比如二戰經典名機P40、梅塞施米特 Bf-109戰鬥機、噴火式戰鬥機等。

▲P-40戰鬥機

那麼隨著二戰的結束，飛機進入到了噴氣時代，在非常短的時間內，後三點式起落架迅速被淘汰，這是為什麼呢，這裡面其實大有學問，這和飛機的飛行速度、噴氣飛機的結構、氣動布局等均有關係，本文就此問題進行分析總結。

首先說回後三點式起落架，在早期的螺旋槳飛機上之所以會廣泛的應用後三點式起落架，而沒有採用四點式或五點式起落架，就是後三點式結構簡單穩定，易於裝置尾輪。與前輪相比，尾輪結構簡單，尺寸、質量都較小，這一點在當時很重要，螺旋槳飛機最大的特點自然是機身前端巨大的螺旋槳，而要想將螺旋槳遠離地面，就必須將飛機機身前端抬高，後三點式起落架的設計自然最為穩定。

▲後三點式起落架

另外，早期的螺旋槳飛機因為動力不足的原因，克服阻力是每個飛機首要解決的問題。後三點式起落架的設計，飛機在正常著陸時，三個機輪同時觸地，這就意味著飛機在飄落時的姿態與地面滑跑、停機時的姿態相同。從這個角度講，在降落時因為有巨大的仰角，可以利用較大的飛機阻力來進行減速，從而可以減小著陸時和滑跑距離，相反，較大的仰角進行起飛時也更加方便高效，阻力最小，可謂是兩全其美。

而到了噴氣時代，後三點式起落架的優勢全無，而之前的缺點卻被更加放大。後三點式起落架最大的弊端就是飛機重心位於主輪之後，主輪的高度比尾輪高，因此當飛機在滑行或停泊時在駕駛艙的飛行員會仰望天空，能夠看到地面的視野非常有限。所以起飛時一進入跑道要先左右兩個方向轉再對正跑道加速起飛，這個程序是讓飛行員透過左右轉向目視跑道尾端來確認對正跑道，因為後三點式起落架的飛機在對正跑道時，飛行員是看不到的。而且一不小心，或者地面不平、有碎片，就會以拿大頂的方式著陸。

▲拿大頂著陸

前三點式起落架，起落架有一個鼻輪和兩個或者兩組主輪支撐整個飛機，飛機重心位於主輪之前。前三點式起落架比後三點式起落架最大的優點是前者能使飛機處於水平或接近水平的狀態，當飛機在地面時不會影響飛行員的視野。

▲德國的梅塞施米特Me262

上圖為1944年服役的梅塞施米特Me262噴氣戰鬥機，同時也是人類航空史上第一種投入實戰的噴氣戰鬥機，即採用的前三點式起落架，與之齊名且同一時間研發製造的英國流星噴氣戰鬥機，同樣是前三點式設計。

除了視野外，還有噴氣飛機的設計布局和螺旋槳飛機有了很大的不同。螺旋槳時代，發動機、掛載、機翼均靠前，重心位置靠前，所以前部布置兩個輪子，作為主起落架，後面一個保持平衡，很合理。到了噴氣時代，飛行速度得到了很大的提升，為了減小阻力開始機翼採用後掠角設計，再加上後移的發動機和掛載，飛機的重心自然也後移了，設計前三點起落架是必然的結果。另外，由於噴氣機起降速度快，起降不好控制，後三點起落架導致的視野不好的問題變也得更為致命。

▲噴氣戰鬥機的起飛

還有一點，從噴氣飛機本身而言，前三點起落架可以讓起飛滑跑尾部的噴流不直接吹向地面，飛機在離地爬升階段才讓尾部的噴流直吹地面。而如果是後三點起落架的話，從滑跑階段開始，噴氣式發動機的高溫噴流就會一直作用在跑道上。因此，從噴流的角度來看，前三點也更適用於噴氣式飛機。

話說回來，螺旋槳飛機就不能採用前三點起落架的設計嗎，當然也可以，但並不見得有多少優點。因為使用前三點布置的起落架，那麼就必須安裝一個很長的前起落架，而且這個長長的前起落架，還會和裝在機頭的發動機位置嚴重衝突。比如二戰時期的P-39戰鬥機，就是最早使用前三點起落架的戰鬥機之一，為了採用前三點起落架，將發動機放在了座艙後面。儘管優點突出，這種起落架地面操縱性好，並能提高著陸速度，細長的機頭可以使流線型和視界更好等等。但缺點也很明顯，發動機高空功率不足，靜穩定性差，不易操縱，結果就是被日本人的「零」式和「奧斯卡」打得大敗虧輸，讓美國陸軍航空隊對它失去了所有信心。不過倒十分適合蘇聯飛行員，蘇聯第三號王牌，兩次「蘇聯英雄」稱號獲得者列奇卡洛夫·格裡戈裡取得的 61 架戰果中，有 44 架是用 P-39 完成的。

▲P-39戰鬥機的前三點式起落架

前三點式起落架也不全然是優點，前起落架承受的載荷大、尺寸大、構造複雜，因而質量大，小迎角狀態因而不能充分利用空氣阻力進行制動，前輪會產生擺振現象等等。不過由於現代飛機的著陸速度較大，並且保證著陸時的安全成為考慮確定起落架形式的首要決定因素，前三點式著路時，只用後兩個主輪接地，比較容易操縱，這方面與後三點式相比有著明顯的優勢，因而得到最廣泛的應用。時至今日，現代飛機上除一些裝有活塞式發動機的輕型、超輕型低速飛機外，基本不會使用後三點式起落架。

形形色色的飛機起落架

▲壯觀的六輪小車

▲波音757的4輪小車式主起落架

▲4組4輪小車式主起落架

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