高超音速，指物体的速度达到5倍音速（即5马赫）以上。高超音速飞行器主要包括三类：高超音速巡航导弹、高超音速飞机以及航天飞机。与主流喷气式飞行器相比，它们的设计飞行高度处于距离地面20～100千米的临近空间，通过超燃冲压发动机实现了从超音速到高超音速的跨越。作为当前军事领域前沿科技的热点项目，高超音速飞行器在美、俄等主要军事国家的发展方兴未艾，并被全力打造为空天对地打击背景下的“杀手锏”武器。美军HTV-2再入大气层示意图
美国―完整构建高超音速装备体系
“1小时攻击世界任何地点”―围绕“常规快速全球打击”和“作战快速响应空间”这两大战略，美国积极开展高超声速飞行领域的技术研究，并取得了一系列成果。而事实上，作为该领域的先行者，数十年来美国始终致力于高超声速飞行器的研发。早在20世纪60年代，美国航空航天总署研发的X-15飞行器就突破了5倍声速;近几年，美国更是接连验证了高超声速气体动力学、飞行器设计、热防护、材料及动力系统等关键技术，力图构建完整的高超声速装备体系。
以美国X-43系列高超声速飞机为例，这种看上去很像一块冲浪板的无人驾驶飞机，从1996年开始研制，到2004年第二次试飞成功，前后共用了9年时间，最终突破7倍声速;“乘波飞行器”X-51系列是由美国空军研究实验室与国防高级研究计划局联合主持研制，这一验证机的终极目标是要发展一种比美国原武器库中任何导弹的速度都要快5倍以上的快速反应武器。
尽管X-51系列的研发进程略显曲折，但美国仍通过对高超声速飞行领域研究成果的转化吸收，接连提出了HTV高超声速轰炸机、SR-91“曙光女神”高超声速战略侦察机以及SR-72高超声速无人侦察机等一整套研制计划。其中，最为人所熟知的莫过于X-37B空天战斗机。
作为第一架既能在地球卫星轨道上飞行、又能进入大气层的航空器，X-37B被研发方美国波音公司定位为无人且可重复使用的太空飞机。它由火箭发射进入太空，最高速度能达到声速的25倍以上，常规军用雷达技术都无法对其进行捕捉。此外，X-37B在结束任务后还能自动返回地面，被认为是未来太空战斗机的雏形。
就在美国2017财年军事预算预览出炉之际，军火巨头洛克希德・马丁公司最近率先宣布：公司已在高超声速飞行器领域取得重大突破，可有效突破潜在对手的防空系统，解决对抗“区域拒止/反介入”战略的距离问题。对此，不少美方分析人士表示，速度为马赫数5的飞行器不仅可以在对手现代化的防空导弹和战斗机作战半径外发射，还能够及时击中目标，充分确保空天打击的现实效能。
俄罗斯―全力打造核常兼备武器平台
与美国旨在构建完整装备体系的设计理念截然不同，俄罗斯的高超声速飞行器研究更具有战略层面的现实需求。特别是在2001年之后，随着美国正式退出《反弹道导弹条约》，高超声速飞行器的研制再一次引起俄官方的关注，并开始了新一轮的研试工作。
早在20世纪80年代美国里根政府启动“星球大战”导弹防御计划之时，俄罗斯就已经在研制高超声速飞行器。苏联著名导弹设计局―机械制造科研生产联合体提出发展一种可以携带“滑翔有翼再入飞行器”的洲际弹道导弹项目，被称作“信天翁”项目，其滑翔飞行器被称为Yu-70。Yu-70采用SS-19导弹作为助推系统，滑翔高度为250～300千米，并具备一定的机动性，可有效避开美国弹道导弹防御系统的拦截。但由于受到苏联解体等多方面的原因，该项目最终以失败告终。
2010年，美俄两国签订新版《削减战略武器条约》，但奥巴马政府认为高超声速助推滑翔飞行器由于和传统弹道导弹飞行轨迹不同，不应被列入该条约。这意味着即使俄罗斯高超声速飞行器项目使用核弹头，也可不受该条约的限制。现如今，作为可有效突破美国反导系统的潜在手段之一，俄罗斯发展高超声速系统一方面可携带常规弹头用于常规快速打击，另一方面也可携带核弹头作为俄罗斯战略核打击力量的一部分。
俄罗斯战术导弹系统公司的总经理鲍里斯・奥布诺索夫曾指出，配备Yu-71高超声速飞行器的第一枚导弹将在2022年以前出现，其飞行速度的马赫数将达到6～8马赫。但在随后开展的试验中，由SS-19导弹携带的Yu-71高超声速飞行器再次败北，俄罗斯转而改装伊尔-76作为高超声速飞行器的发射平台。
现如今，俄罗斯公开新一代3M22“锆石”巡航导弹的试射消息，也从侧面反映出其在高超声速飞行器研究领域取得了阶段性进展。值得注意的是，随着美国“宙斯盾”系统的升级、E-2D预警机和协同作战系统的装备以及SM-6/SM-3等新型导弹的上舰，其海军航母编队的防御体系得到空前的增强，而俄罗斯现役主力反舰武器P-700/SS-N-19在此消彼涨之下的攻击能力也相对下降。所以，作为全新的武器平台，“锆石”新型高超声速巡航导弹的威慑意义更加突出。
其他国家―应对空天挑战的“必然选择”
除美俄致力于实现高超声速飞行技术的武器化外，各主要航天大国为应对潜在的空天领域军事威胁，近年来也纷纷投身于高超声速飞行技术的研发和演示验证。
其中，欧洲太空局重点围绕“过渡性试验飞行器”（IXV）项目，验证用于可重复使用运载器的高速再入技术。2013年，欧空局IXV成功完成下降着陆试验，全尺寸的IXV样机在一架直升机的搭载下从3000米的高空释放，最终通过降落伞以7米/秒的速度安全降落在海上。2014年，IXV开展首次亚轨道再入飞行试验，进一步验证大气再入所需的各项关键技术性能。后续，欧盟可能通过“可重复使用在轨验证机”项目，真正实现高超声速飞行器的完整入轨与返回着陆。
在此基础上，英国政府加紧了“云霄塔”空天飞机项目的进展步伐，并为“佩刀”高超声速发动机投资，主要用于轻型换热器技术和制造能力的改进以及发动机的地面验证。“佩刀”发动机将安装于长84米的“云霄塔”无人空天飞机上，既具备火箭发动机的工作性能，也具备航空发动机的操作特点。目前，“云霄塔”空天飞机项目已通过英国航天局的技术评估，其发射成本将仅为传统运载火箭的1/50。俄罗斯马卡耶夫设计局公布的高超音速滑翔器模型
有啥用？
在载人航天发展之初，军用是首要目的，美国和苏联都曾实际应用过载人飞船进行对地成像、电子侦察。但随着技术的进步，照相和电子侦察及其他军用航天任务都可以用无人卫星去完成，载人航天逐渐演变成为大国之间展示国力的竞争。在苏联解体后，曾与美国合作建设国际空间站，载人航天的主要目的已转变为基础科学性质的空间科学研究。
空间站的建成，短时间内可能不会产生什么经济效益，但它在科学研究上却有巨大价值。与其他航天器相比，空间站因为有人参与观测，再加上空间站在太空的活动位置和多方向性，可以充分发挥仪器设备的作用。比如对地观测方面，空间站比遥感卫星条件更优越。当地球上发生地震、海啸或火山喷发时，空间站里的航天员，可以及时调整遥感器的各种参数，以获得最佳观测效果。用空间站对地球大气质量进行监测，可长期预报气候变化。而且，陆地资源开发、海洋资源利用等方面也会从中受益。
在天文学方面，由于受地球大气层的影响，目前，在地球上能够接收到来自宇宙的信息，只有可见光和部分无线电波，而大量的电磁波已经被大气层过滤掉了。这使研究和探索宇宙受到很大的限制，而如果在空间站上建立专门的天文观测设施，进行相关的天文研究，就可以排除这些限制。
苏联和平号空间站
和平号空间站是前苏联载人航天的巅峰之作，拥有量子1号和量子2号、晶体、光学和自然舱共5个功能舱。要加上核心舱，它的总质量就会有约130吨。但由于和平号空间站使用的是较陈旧的多舱空间站设计，布设太阳能电池翼上存在诸多不便，致使电力供应从来不能满足实验舱的需求。
为此，苏联在解体前设计了和平2号空间站，为弥补以前的种种不足。
国际空间站
美俄联合建造的国际空间站，一改之前的大国太空争霸、展示国力的局面，而是转为合作。两国使用同一概念设计空间站，使得国际空间站规模庞大、技术先进，不过这个系统也极为复杂，并且建设极为依赖美国航天飞机。国际空间站拥有15个加压舱段，4个大型太阳能电池翼以及其他设备，总重量达到了空前的400吨以上。国际空间站具有分属美国、俄罗斯、欧洲、日本的4个大型实验舱，可以满足各类空间科学、天文与对地观测、空间生命科学和航天医学等领域研究的需求。
中国空间站未来猜想
在先后掌握了载人飞船和货运飞船、空间对接与航天器长时间自主运行、航天员中期驻留等技术后，我国将在2017年以后开展大型、长期有人照料的空间站的建设工作，预计2022年左右建成。
我国空间站主要舱段将使用新一代的长征五号运载火箭发射，因此质量限制大为放宽，空间站将由1个21吨核心舱和2个20吨级实验舱组成，总发射重量超过60吨。空间站核心舱长18.1米、最大直径4.2米，分为节点舱、生活控制舱和资源舱，是航天员的主要活动场所。核心舱的节点舱段拥有5个对接口，用于对接实验舱和载人飞船，是空间站的联系枢纽，另外在资源舱尾部还有一个对接口，用于对接货运飞船。两个实验舱长度均为14.4米，最大直径4.2米，是开展空间实验的主要舱所，也可供航天员临时生活。
关键词：飞机起落架；关键问题；设计制造
1飞机起落架概述
起落架是飞机下部用于起飞降落或地面滑行时支撑飞机并用于地面移动的附件装置。作为飞机或航天器的起落支撑设备，可用于起飞或着陆。对机，起落架在不飞行时支撑飞机，允许其在没有损坏的情况下起飞、着陆和滑行。通常使用轮子，但是可以根据表面以及飞行器是垂直操作还是能够沿着表面滑行来部署元件组合。大型飞机通常具有可伸缩起落架，其在飞行期间折叠以减小空气阻力或阻力。对于运载火箭和航天器着陆器，起落架通常设计成仅在飞行后支撑车辆，并且通常不用于起飞或表面运动。飞机起落架通常包括配备简单减震器的轮子或者更先进的空气型支柱，用于跑道和崎岖地形着陆。起落架是w机的相对较重的部分，它可以高达起飞重量的7%，但更通常为4-5%。轮式起落架通常有两种类型，常规的或拖曳式起落架，其中有两个朝向飞机前部的主轮和在后部的单个轮子，前三点式的底盘，其中在翼下方有两个主轮或轮组件，并且在中部具有第三个小轮。尾桨装置在早期螺旋桨飞机时代很常见，因为它允许更多的空间用于螺旋桨间隙。大多数现代飞机有前三点式的底盘，有时，在带有前三点式底盘的飞机上增加一个小的尾轮或防滑板，以便在起飞时发生尾部撞击。波音747飞机有一个可伸缩的尾部轮，因为三角翼飞机起飞时需要大角度爬升。具有可伸缩的常规起落架的飞行器具有固定的尾轮，其产生最小的阻力，由于大部分通过尾轮的气流已经被机身覆盖，甚至在某些情况下改善了偏航稳定性。中央主机和前齿轮与机翼上的支架可以在两侧配合主起落架的收回动作。
2飞机起落架的结构
2.1减震器
通常，飞机减震器被设计为无源装置，其特性调整到最常见的预期冲击载荷。然而，在许多情况下，实际工作条件的变化如此之高，使得最佳设计的被动减震器不能表现得足够好。在各种着陆条件下影响着陆装置的影响条件的变化是这种情况的一个很好的例子。与被动系统相反，现在集中于能量吸收结构元件的主动适应，其中传感器系统识别冲击负载的类型并且在保证冲击能量的最佳耗散的情况下激活能量吸收部件。主动控制是指用于确定响应于传感器，例如雷达或加速度计的测量输出而产生的所需信号的法则的方法。该控制信号被发送到致动器，从而施加结构构件的机械性质的校正，可以为预测的影响情景设计非线性材料特性的最优分布，通过主动控制的减震器实现。
2.2伸缩结构
飞机起落架液压机可以实现对飞机起落架的伸缩控制。液压机是使用液压缸产生压缩力的装置，它使用液压等效的机械杠杆，液压机来源于Pascal原理，整个封闭系统中的压力是恒定的。系统的一部分是用作泵的活塞，其中适当的机械力作用在小的横截面积上；另一部分是具有较大面积的活塞，其产生相应较大的机械力。如果泵与压力缸分离，则仅需要小直径管。当任一活塞被向内推时，由于流体是不可压缩的，所以小活塞移动的体积等于大活塞移置的体积。为了减少飞行中的阻力，一些起落架缩回到机翼和机身中，轮子与表面齐平或隐藏在门后面，这称为可伸缩齿轮。如果在收回之后轮子保持突出并且部分地暴露于气流，则系统被称为半可收回的。在可伸缩的齿轮系统中，车轮被收起的车厢被称为车轮井，这也可能减少货物或燃料空间。通常提供多重冗余以防止单个故障导致整个起落架伸展过程失效。无论是电动还是液压操作，起落架通常可以由多个来源提供动力。在电力系统故障的情况下，应急扩展系统总是可用的。
2.3机轮和刹车系统
航空航天工业正在以惊人的速度发展，早些时候，飞机更多地依靠较慢的速度和草的跑道，而不是停车制动。随着新的和更强大的高速航空器的出现，增加了对更可靠和稳健的制动系统的需求，制动系统将确保最小停止距离，容易操纵飞行器和更好的散热。刹车系统主要包括多个相互作用的元件，例如盘式制动器、推力反向器、空气制动器和扰流器。盘式制动器通过摩擦将多余的动能转换成热量。推力反向器重定向气流，以便沿与飞行行程的方向相反的方向增加推力，从而辅助车辆的减速。减速器和空气制动器是有助于增加阻力的结构。
3飞机起落架的设计
前三点式起落架，采用前三点式起落架，与自行车式后三点式相比前三点式具有结构重量适中，前方视界、地面滑行稳定性、起飞抬前轮、起飞过程中的操作、着陆接地的操作性能好，着陆速度使用的发动机不限的特点。受力系统在放下位置借助承力锁来保证几何不变性，该锁将起落架的承力杆或梁直接固定在飞机结构上；收放作动筒不是受理系统承力杆；这种受力形式的下锁位承受很大的地面载荷，其变形等可能影响锁的可靠性，从而降低起落架收放的可靠性。故用此种形式时，对起落架收放的可靠性应予以充分注意，可靠性设计和试验均应考虑地面载荷。这一类起落架在机体内所占的空间较小。
减震器参数确定。（1）飞机下沉速度。减震器的行程取决机下沉速度（接地时的垂直速度）、减震材料和接地时机翼升力。不同类型飞机的下沉速度（vV）不同：陆基飞机为3m/s，垂直起落飞机为4.5m/s，舰载飞机为6～7m/s。（2）起落架过载。飞机垂直速度的减速率称为起落架过载，其决定了由起落架传到机体上的载荷的大小，影响结构重量和乘员/旅客的舒适性。不同类型飞机，起落架过载（ng）不同：大型轰炸机为2～3，商用飞机为2.7～3，通用航空飞机为3，空军战斗机为3～4，海军战斗机为5～6。前三点式起落架的缺点是自由偏转的前支柱可能出现振幅越来越大的自激振荡现象。
4总结与展望
为了将飞机的作用能效最大地展现出来，优化航空工业的工作效率与高质量产能，需要加强管理，利用专门人才、高新技术来加强飞机起落架的设计与制造技术，这也是航空工业的工作重心之一。在飞机的运行维护中，飞机起落架设计技术起到了举足轻重的作用，结合实时的信息与数据，精准地、有针对性地对航空发动机的设计进行优化分析，飞机起落架设计技术将会是未来航空制造工程的一只尖兵。通过相关开发部门和技术人员的共同努力，航空工业将会有着长足的发展。大型飞机的设计与制造得到保障，才能更好地为国民生活而服务，同时，对于我国航空工业的发展也具有深远的意义与价值。
参考文献
[1]陈琳.飞机起落架收放运动与动态性能仿真分析[D].南京航空航天大学，2007.
[2]焦振江.飞机起落架动态性能仿真分析研究[D].西北工业大学，2007.
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