飛機起落架作為飛機重要安全功能部件，是用于飛機起飛、著(zhù)陸、地面滑行和停放的重要支持系統，是飛機的主要承力構件。它吸收和耗散飛機在著(zhù)陸及滑行過(guò)程中與地面形成的沖擊能量，保證飛機在地面運動(dòng)過(guò)程中的使用安全。起落架的技術(shù)水平和可靠度對于飛機整體性能和使用安全具有重要影響。

下面分享一段奧地利WFL車(chē)銑復合加工中心M65加工飛機起落架的工藝視頻。

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起落架結構及工藝特點(diǎn)

為提高大型運輸類(lèi)飛機的道面漂浮性，其起落架結構多選用多輪多支柱式結構布局。如伊爾-76飛機起飛重量為190t，其起落架系統為油氣緩沖式前三點(diǎn)布局，包括一個(gè)前起落架支柱和四個(gè)主起落架支柱。其中主起落架高約3100mm，為支柱式單腔緩沖器結構，每個(gè)支柱有4個(gè)制動(dòng)機輪并列排列，起落架收起時(shí)機輪連同緩沖器旋轉90°,以使整組機輪收到圓形機身內。前起落架高約2300mm，為半搖臂式雙腔緩沖器結構，有4個(gè)并列的輔助制動(dòng)機輪，當起落架向前收起時(shí)機輪能輕微制動(dòng)。

起飛重量達350t的波音747飛機起落架包括一個(gè)雙輪支柱式前起落架和4個(gè)四輪小車(chē)式主起落架，其中主起落架分別由2個(gè)機翼主起落架和4個(gè)機身主起落架組成。前、主起落架高度均超過(guò)2m。

在結構和材料選擇方面，大型飛機起落架主要結構件選材有鈦合金及超高強度鋼鍛件，材料一般選真空冶煉工藝。超高強度鋼材料有4340鋼、300M鋼及30CrMnSiNi2A等，鈦合金選材有Ti6Al6V2Sn、BT22等。300M鋼作為一種成熟的超高強度鋼材料，在現代飛機起落架上獲得了廣泛應用，國際、國內的各種軍用、民用飛機都有選用。另外，鈦合金具有比強度高、耐蝕性好的顯著(zhù)特征，在起落架上也有越來(lái)越多的應用。對伊爾-76飛機起落架來(lái)說(shuō)，其鈦合金用量較大，并且在大型主承力結構件上都有使用。如前、主起橫梁即為鈦合金大型構件，其中主起橫梁尺寸更達1600×900×380mm，主起外筒結構尺寸也達φ270×1600mm。

總體說(shuō)來(lái)，大型運輸類(lèi)飛機起落架具有以下工藝特點(diǎn)：

（1）結構布局復雜，零件尺寸超大。

飛機起飛重量增大、機體尺寸加大必然導致起落架結構尺寸相應加大。如伊爾-76起落架主要結構件尺寸普遍比中型運輸飛機起落架零件大2～3倍。這類(lèi)結構件在制造時(shí)需采用大型起落架專(zhuān)用機加設備，對于熱處理、焊接、表面處理等特種工藝也需大型設備來(lái)保障。

（2）起落架長(cháng)壽命要求促使新材料、新工藝廣泛應用。

起落架結構與機體同壽是現代大型軍民用機的普遍要求，其壽命一般要求達到3萬(wàn)～6萬(wàn)起落。因此，國外民機起落架選材主要應用300M鋼、4340鋼、高強鈦合金及鋁合金等高性能材料，在工藝技術(shù)方面廣泛采用******的表面強化、表面防護等新工藝技術(shù)。如波音757型飛機起落架上就應用高速火焰噴涂鎢鈷合金，空客A320/A340起落架輪軸（300M鋼）的非配合表面采用了金屬陶瓷防腐涂層等高性能防腐技術(shù)。

(3)鈦合金、超高強度鋼等******材料加工難度大。

現代飛機起落架主要結構件材料選擇以超高強度鋼、鈦合金為主。這類(lèi)材料對加工工藝均有嚴格要求，以避免制造過(guò)程中引起零件表面燒傷、污染和氫脆、鎘脆等問(wèn)題，并提高構件表面完整性，保證起落架使用安全及壽命。

（4）主承力構件采用焊接結構或整體結構。

俄羅斯在飛機起落架結構件的制造方面廣泛采用焊接結構，從伊爾-76飛機起落架零件來(lái)看，前、主起橫梁、支柱外筒、活塞桿等主要承力構件均采用焊接結構。由此帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是零件工藝性較好、制造成本相對較低；不利的方面是起落架壽命相對較短，很難與飛機同壽。與之相反，美歐生產(chǎn)的飛機起落架結構件均采用整體鍛件加工成形，雖然在制造工藝性及成本等方面不佳，但產(chǎn)品壽命卻較長(cháng)，能夠實(shí)現與飛機同壽。根據當前發(fā)展趨勢來(lái)看，起落架零件焊接結構的應用僅僅是選擇之一，整體結構件才是發(fā)展的主要方向。

起落架主要制造技術(shù)綜述

1 起落架超高強度鋼零件制造

300M鋼是一種成熟的航空結構鋼材料，現代飛機起落架的主要承力構件起落架外筒、活塞桿、輪軸等大都是選用300M鋼。300M鋼熱處理強化后，抗拉強度達1960～2100MPa（HRC52～56），比30CrMnSiNi2A的抗拉強度高出22.4%，但300M鋼對應力集中和應力腐蝕比較敏感，因此對制造工藝有較高要求。300M鋼起落架零件加工技術(shù)雖然已較為成熟，但針對大型飛機起落架零件規格超大的實(shí)際情況，還涉及一些關(guān)鍵技術(shù)的應用，包括：

（1）外筒、活塞桿等大規格鍛件鍛造技術(shù)。

主要需優(yōu)化300M鋼大型鍛件鍛造過(guò)程中的制坯、鍛造工藝，鍛件理化性能檢測、鍛件超聲波探傷等技術(shù)，滿(mǎn)足大型飛機長(cháng)壽命、高可靠性能的鍛件要求。

（2）超大型起落架零件高效數控加工技術(shù)。

一方面，300M鋼鍛件毛坯所有表面均要進(jìn)行大余量數控扒皮加工，內孔型腔材料去除量巨大；另一方面，作為300M鋼構件都是起落架上的重要受力構件，零件外形結構相當復雜，材料去除率高。因此，對于大飛機起落架超大型零件的切削加工，其工作量就尤顯突出，提高數控加工效率******必要。

（3）大型零件真空熱處理及變形控制技術(shù)。

熱處理是起落架零件加工過(guò)程必不可少的強化手段。對起落架大型主承力構件熱處理強化效果、增脫碳控制、變形控制等方面尤需關(guān)注。

（4）低氫脆電鍍及新型高性能表面防護工藝等。

目前，300M鋼等超高強度鋼起落架零件對于非配合表面廣泛采用的表面處理方式為鍍鎘或鍍鎘鈦；對有相對運動(dòng)的配合表面一般采用電鍍硬鉻層進(jìn)行防護。這些電鍍工藝過(guò)程控制非常重要，尤其是氫脆性控制。

2 鈦合金零件的制造

伊爾-76飛機起落架大量采用鈦合金零件，鈦合金使用量約占全機機加零件重量的7.6%?？紤]到鈦合金所具有高比強度、低應力敏感和耐腐蝕等特性，作為飛機起落架結構選材的應用趨勢，鈦合金的使用量將會(huì )更加廣泛。因此，鈦合金零件制造技術(shù)是大型飛機起落架研制生產(chǎn)的重點(diǎn)技術(shù)之一。

鈦合金加工的主要問(wèn)題是加工所用刀具的耐用度低，這是由鈦合金特有的性質(zhì)所決定的。鈦合金材料具有化學(xué)活性大、熱敏感性強、彈性模量小等特點(diǎn)，在機械加工領(lǐng)域一直屬于難加工材料之一。具體表現在：

·鈦合金的導熱性非常差，切削時(shí)被切屑帶走和工件擴散傳導的熱量小，切削區溫度高，致使被加工零件易變形。

·鈦合金塑性小，因而顯著(zhù)地影響其切削時(shí)的變形，切屑與前刀面接觸長(cháng)度短、刀尖壓力高，刀具磨損嚴重，容易造成崩刃。

·鈦合金彈性模量小，其鍛造、切削加工時(shí)材料回彈大，一方面影響材料成型性能及多次成型后材料金相組織，另一方面也會(huì )影響加工時(shí)刀具與已加工表面的磨損，降低刀具耐用度。

·鈦合金的化學(xué)活性高，其機械加工、熱表處理過(guò)程又是一個(gè)高溫高壓的運動(dòng)過(guò)程，鈦易與空氣中的氫、氧、氮等發(fā)生化學(xué)反應，使已加工表面產(chǎn)生一些不利的物理、化學(xué)變化，加工過(guò)程需要采取一定的保護措施；另一方面，常溫下鈦合金材料在空氣中極易形成保護膜，對其進(jìn)行表面處理時(shí)也較為困難。

·鈦合金的比強度較高，特別是熱強性好，這一方面影響了鍛造成型性能，同時(shí)加工過(guò)程切削力也會(huì )變大，造成刀具磨損加快。

總體來(lái)說(shuō)，鈦合金的切削加工性介于不銹鋼和高溫合金之間，其中β型鈦合金的切削加工性***差，α+β型的鈦合金較好，α型***好。因此，在鈦合金切削過(guò)程中提高刀具材料的耐熱性和抗粘結性能，控制切削溫度，加強系統剛性，以提高刀具耐用度是鈦合金加工關(guān)鍵所在。

另外鈦合金的磨削，特別是針對深長(cháng)孔薄壁筒形件的磨削加工也是鈦合金加工的關(guān)鍵工藝。在磨削加工過(guò)程中，改善加工條件，合理選擇砂輪，優(yōu)化余量分配，控制工件變形，減小殘余應力，避免表面燒傷是其加工過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)。

目前國內對鈦合金構件在起落架上的應用尚處于初期階段，大面積的應用實(shí)踐積累還不多，技術(shù)儲備還不夠充分，需關(guān)注一些關(guān)鍵工藝技術(shù)，包括：

（1）大規格鈦合金荒坯制備及零件整體模鍛工藝；

（2）熱處理工藝；

（3）切削加工表面燒傷檢查及控制技術(shù)；

（4）表面強化工藝等。

3 起落架零件深孔加工

深孔加工技術(shù)是起落架制造的關(guān)鍵及難點(diǎn)所在。飛機起落架前、主起活塞桿、外筒、輪軸等零件均屬細長(cháng)筒形件，材料大多為超高強度鋼和鈦合金，均為難切削加工材料。切削加工過(guò)程中刀具磨損相當嚴重，尤其是針對深長(cháng)孔零件采用普通車(chē)削加工方法加工時(shí)，刀桿剛性不足和刀具耐用度過(guò)低的固有缺陷很難滿(mǎn)足零件加工要求，尺寸精度、表面粗糙度（特別是過(guò)渡圓角和轉接R處）不易得到保證。

國際專(zhuān)業(yè)的起落架制造廠(chǎng)在加工這類(lèi)零件時(shí)，除在結構設計時(shí)盡量考慮工藝性外，在工藝裝備上普遍采用起落架專(zhuān)用數控加工設備，并配合結構******、剛性較好的深孔刀桿來(lái)滿(mǎn)足加工要求。

起落架制造關(guān)鍵技術(shù)及展望

1 建立起落架專(zhuān)用工藝標準體系

由于起落架在保證飛機產(chǎn)品性能和使用安全性方面擔負著(zhù)極重要的角色，其發(fā)展受到世界各國的重視。美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）、英國民用航空局（CAA）、國際民航組織（ICAO）等組織都頒布和出版了大量的起落架研制標準、設計手冊和設計規范。此外世界各起落架專(zhuān)業(yè)制造公司都有自己的專(zhuān)用設計手冊和制造規范。

國內在起落架制造標準方面，不同機型采標各不相同，且通過(guò)適航認可的很少。這反映出國內在專(zhuān)業(yè)制造工藝標準體系上的缺陷和不完善，因此盡快建立滿(mǎn)足我國現代飛機起落架技術(shù)要求的制造工藝標準體系已迫在眉睫。

因此，結合軍民用起落架發(fā)展要求，圍繞起落架工藝體系的建立和完善，開(kāi)展有關(guān)機械加工、無(wú)損檢測及熱表處理等特種工藝技術(shù)的工藝研究、適航申請等工作，逐步建立起完整的起落架工藝標準體系，將為大型飛機高品質(zhì)起落架研制生產(chǎn)提供有力的技術(shù)支持。

2 實(shí)現關(guān)鍵加工技術(shù)新突破

(1)起落架大型構件（緩沖器外筒和活塞桿）深孔型腔加工技術(shù)。提高深孔型腔加工效率是起落架零件加工的關(guān)鍵點(diǎn)。對于大型飛機來(lái)說(shuō)，深孔型腔加工技術(shù)有其特殊性，主要體現在深孔鉆鏜、型腔數控加工、深孔磨削、計量檢測技術(shù)及專(zhuān)用工藝裝備的配置等方面。

（2）高效數控加工技術(shù)。起落架構件材料利用率很低，機械加工工作量（特別是數控加工）很大，這對于大型飛機起落架中各類(lèi)超大型結構件就更顯突出。如果不能實(shí)現高效數控加工，不僅帶來(lái)效率低下的問(wèn)題，也將嚴重制約起落架交付進(jìn)度。

（3）鈦合金零件磨削工藝。通過(guò)磨削獲得優(yōu)良的加工表面完整性，是保證鈦合金零件加工質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵。傳統飛機起落架結構中，采用大型鈦合金結構件的情況并不多見(jiàn)，磨削工藝方法應用更少。另一方面，鈦合金本身所固有的物理特性給磨削加工造成了較大困難。因此，需要從磨削參數的選擇、磨削液的匹配以及砂輪的選用、過(guò)程控制等諸多方面進(jìn)行優(yōu)化，以切實(shí)提高鈦合金的磨削加工效率和磨削質(zhì)量。

3 提高表面完整性控制技術(shù)

開(kāi)展高品質(zhì)、長(cháng)壽命起落架制造技術(shù)表面完整性研究，滿(mǎn)足大型飛機起落架對超高強度鋼結構件、鈦合金大型結構件制造過(guò)程表面完整性要求，是保證起落架高品質(zhì)、長(cháng)壽命的基礎。主要包括：

（1）鈦合金/超高強度鋼加工表面燒傷控制技術(shù)。以300M鋼熱處理后和鈦合金強化退火或固溶時(shí)效后的車(chē)削、磨削、鉸削和銑削為重點(diǎn)研究對象，對其切削刀具、切削力、切削熱、冷卻條件等因素與表面燒傷的變化之間的規律進(jìn)行研究，并以切削表面無(wú)燒傷作為主要約束條件選擇切削工具、優(yōu)化切削參數。

（2）起落架新型鈦合金/超高強度鋼材料結構件表面強化研究。通過(guò)對超高強度鋼、鈦合金材料噴丸、擠壓強化與其疲勞壽命關(guān)系的研究，找出與相應材料適應的強化工藝參數及強化前零件表面質(zhì)量控制要求，保證強化效果和零件使用壽命。

有關(guān)資料表明：鈦合金的疲勞強度主要取決于零件表面粗糙度和噴丸強化情況，采用噴丸強化可降低疲勞壽命的分散度1倍以上。

4 加強新型表面防護技術(shù)

新型高性能表面防護工藝是保證現代大型飛機起落架與機體同壽的重要技術(shù)手段，同時(shí)傳統的表面處理技術(shù)往往有鍍層防護性能不高、具有潛在的氫脆危險、污染環(huán)境等弊端。因此，進(jìn)行有關(guān)新型高性能表面防護工藝研究******必要。其中包括：金屬陶瓷防腐涂層（MCAC）涂敷，高速火焰噴涂（HVOF）工藝等。

作為300M鋼、鈦合金材料零件鍍鉻的替代工藝，國際上已在廣泛開(kāi)展HVOF涂層工藝的研究和應用，并已取得了大量成果。采用HVOF涂層防護的起落架已經(jīng)在F-18、波音777等機型起落架上得到了應用。

除以上技術(shù)層面因素外，在起落架生產(chǎn)交付方式上還應與國際接軌，堅持起落架專(zhuān)業(yè)化成品供應商的發(fā)展模式。目前國外起落架的研制幾乎都由專(zhuān)業(yè)起落架制造公司承擔，國際知名的專(zhuān)業(yè)起落架制造公司主要有Messier-Dowty公司（歐洲）、Goodrich公司（美國）等。

（來(lái)源：作者|李銘   中航飛機起落架有限責任公司 ；轉載自 熱處理生態(tài)圈、機工機床世界）

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