飛機起落架作為飛機重要安全功能部件，是用於飛機起（qǐ）飛、著陸、地麵滑行和停放的重要（yào）支持係統，是飛機的主要承力構件。它吸收（shōu）和耗散飛機（jī）在著陸及滑行過程中與（yǔ）地麵形成的衝擊能量，保證飛機在地麵運動過程中（zhōng）的使（shǐ）用安全。起落架的技（jì）術水平和可靠度對於飛機整體性能和使用（yòng）安全具有重（chóng）要（yào）影響。
下（xià）麵分享一段奧（ào）地利WFL車銑複合加工中（zhōng）心M65加工飛（fēi）機起落架的工藝視頻。
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起落架結構及工藝特點
為提（tí）高大型（xíng）運（yùn）輸（shū）類飛機的道麵漂浮性，其起（qǐ）落架結構多選用多輪多支柱式結（jié）構布局（jú）。如伊（yī）爾-76飛機起飛重量為190t，其起落（luò）架係統為油氣緩衝（chōng）式前三點布局，包（bāo）括一個前起落（luò）架支（zhī）柱（zhù）和四個主起落（luò）架支柱。其中（zhōng）主起落架高約3100mm，為支柱式單腔（qiāng）緩衝器結構，每個支柱有4個製（zhì）動機輪並列（liè）排列，起落架收起時機輪連同緩（huǎn）衝器旋轉90°,以使整組機輪收到圓形機身內。前起落架高約2300mm，為半搖臂式雙腔緩衝器結構，有4個並列的輔助製動機輪，當起落架向前收起時機輪能輕微製動（dòng）。
起飛重量達（dá）350t的波音（yīn）747飛（fēi）機起落架包（bāo）括一個雙輪（lún）支柱式前起落架和4個四輪小車（chē）式（shì）主起落架，其中主起落架分別由2個機翼主起落架和4個（gè）機身主起落架組成。前、主起（qǐ）落架高度均超過2m。
在結構和（hé）材料選擇方麵，大型飛機（jī）起落架主要結構件選材有鈦合金及超高強度鋼鍛件，材（cái）料一般選真空冶煉工藝。超高強度鋼材料有4340鋼（gāng）、300M鋼及30CrMnSiNi2A等，鈦合金選材有Ti6Al6V2Sn、BT22等。300M鋼作為一種（zhǒng）成熟的超（chāo）高強度鋼材料，在現（xiàn）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（yòng）。另（lìng）外，鈦合金（jīn）具有比強度高、耐蝕性（xìng）好的顯著特征，在起（qǐ）落架上也有越來越多的應用。對伊爾-76飛機起落架來說，其鈦合（hé）金用量較大，並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（hé）金大型構件，其（qí）中主（zhǔ）起（qǐ）橫梁尺寸更達1600×900×380mm，主起外筒（tǒng）結構尺寸也達φ270×1600mm。
總體說來，大型運（yùn）輸類（lèi）飛機起落架（jià）具有（yǒu）以下工藝（yì）特點：
（1）結構布局複（fù）雜，零件尺寸超大。
飛機（jī）起飛重量增大、機（jī）體尺寸加大（dà）必然導致起落架結構尺寸相（xiàng）應加大。如伊爾-76起落架主要結構件尺寸普遍（biàn）比中型運輸飛機起落架零件大2～3倍。這類結構件（jiàn）在製造時需采用大型起落架專用機加設備，對於熱處理、焊接、表麵處理等特種工藝也需大型設備來保障。
（2）起落架長壽命要求促使新材料（liào）、新工藝廣泛（fàn）應用。
起落架結構與機體同壽是現代大型軍民用機的普遍（biàn）要求，其壽命一般（bān）要求達到3萬～6萬起落。因此，國外民機起落架選材主要應用300M鋼、4340鋼、高強鈦（tài）合金及鋁合金等高（gāo）性能材料，在工藝技術方麵廣泛（fàn）采（cǎi）用******的表麵強化、表麵防護等新工藝技術。如波音757型飛機起落架上就應用高速火焰噴塗鎢鈷合金，空客A320/A340起落架輪軸（300M鋼（gāng））的非（fēi）配合表麵采用了金屬陶瓷防（fáng）腐（fǔ）塗層等高性能防腐技（jì）術。
(3)鈦合金、超高強度鋼（gāng）等（děng）******材料加工難度大。
現（xiàn）代飛機起落架主要結構件材（cái）料選擇以超高強度鋼、鈦合金為主。這類材料對加工工藝均有嚴格要求，以避免製造過程中（zhōng）引起零件表麵燒（shāo）傷、汙染和氫（qīng）脆（cuì）、鎘脆等（děng）問題，並提高構件（jiàn）表麵完整性，保證起落架使用安全及壽命。
（4）主承力構件（jiàn）采用（yòng）焊（hàn）接結構或整體結構。
俄羅斯在飛機起落架結構件的製造方麵廣泛采用焊接結構，從伊爾-76飛機起落架零件來看（kàn），前、主起橫梁、支柱外筒、活塞杆（gǎn）等主要承力構件均采用焊接結（jié）構（gòu）。由此帶來的優點（diǎn）是零件工藝性較好、製造成本相（xiàng）對較低；不利的方麵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（jiā）工成形，雖然在製造工藝性及成本等方（fāng）麵不佳，但產品壽命卻（què）較長，能夠實現與飛機同壽。根（gēn）據（jù）當前發展趨勢來看，起落架零件焊接結構的應用僅僅是選擇之一（yī），整體結構件才是發展的主要方向。
起落架主要製造技術綜述
1 起落架超（chāo）高強度鋼零件製造
300M鋼是（shì）一種成熟的航空結構鋼材料，現代飛機起落架的主要承力（lì）構件起落架外筒、活（huó）塞杆、輪軸等大都是選用300M鋼。300M鋼熱處理強化後（hòu），抗拉強度達1960～2100MPa（HRC52～56），比30CrMnSiNi2A的（de）抗拉強度高出22.4%，但300M鋼對應（yīng）力集中和應力腐蝕比較敏感，因此對製（zhì）造工藝有較高（gāo）要求。300M鋼起落架零件加工技術雖然已較為成熟，但針對大型飛機起落架零件（jiàn）規格超大的實際情況，還涉及一些關（guān）鍵技術的應用，包括：
（1）外筒（tǒng）、活塞（sāi）杆等大規格（gé）鍛件鍛造技術。
主要需優化300M鋼大型鍛件鍛造過程中的製坯、鍛造工藝，鍛件理化性（xìng）能檢測、鍛件超聲波探（tàn）傷等技術，滿足大型飛機（jī）長壽命、高可靠性（xìng）能（néng）的鍛件要（yào）求。
（2）超大型起落（luò）架零件高效（xiào）數控加工技術。
一方麵，300M鋼（gāng）鍛件毛（máo）坯所（suǒ）有表麵均要進（jìn）行大餘量數控扒皮加（jiā）工，內孔（kǒng）型腔材料去除量（liàng）巨大；另一方麵，作為300M鋼構件都是起落架上的重要受力構件，零件外形結構相當複雜，材料（liào）去（qù）除率高。因此，對於大飛機（jī）起（qǐ）落架超（chāo）大型零件的切削加工，其工作量就尤顯突（tū）出，提高數控加工效率******必要。
（3）大型（xíng）零（líng）件真空熱處理及變形控製技（jì）術。
熱（rè）處理是起落架零件加工過程必不可少的（de）強化手段。對起（qǐ）落架大型主承力構件熱處理強化（huà）效果、增脫碳控製、變形（xíng）控製等方麵尤需關注。
（4）低氫脆電鍍及新型高（gāo）性能表麵防護工藝等。
目前，300M鋼等超高強度鋼起落架零件對於非（fēi）配合（hé）表（biǎo）麵廣泛采用的表麵處理方式為鍍（dù）鎘或鍍鎘（gé）鈦；對有相對運動（dòng）的配合表麵一般采（cǎi）用電鍍硬鉻層進行防護（hù）。這些電鍍工藝（yì）過程控製非常重要，尤其是氫脆性（xìng）控製。
2 鈦（tài）合金零件的製造
伊（yī）爾-76飛（fēi）機起（qǐ）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%。考（kǎo）慮到鈦合金（jīn）所具有高比強度、低應力敏感和耐腐蝕等特性，作（zuò）為飛機起落架結構（gòu）選材的應（yīng）用趨勢，鈦（tài）合金的使用量將會更加廣泛。因此，鈦合金零件製造技術是（shì）大型飛機起落架研製生產的重點技術之一。
鈦合（hé）金加工（gōng）的主要問題是加工所用（yòng）刀具的耐用度低，這是由鈦合金特有的性質所決定的。鈦合金材料（liào）具有化（huà）學活性大、熱敏感性（xìng）強（qiáng）、彈性模量小等特點，在機械加工領域一直屬於難加工材料之一。具體表現在（zài）：
·鈦合金的導（dǎo）熱性非常差，切削時被切屑帶走和工件擴散傳導的熱量小，切削（xuē）區溫度（dù）高，致使被加工零件易變形。
·鈦合金塑性小，因而顯（xiǎn）著地影響其切削時的變形，切屑與前刀（dāo）麵接觸長度短、刀尖壓力高，刀具磨損嚴重，容易（yì）造（zào）成崩刃。
·鈦合金彈性模量小，其鍛（duàn）造、切削加工時材料回彈大，一方麵影響材（cái）料成型性能（néng）及多次成型後材料金相組織，另一方麵也會影響加工時刀具與已加工表麵（miàn）的磨損，降低刀具（jù）耐用（yòng）度。
·鈦合金的化學活性高，其機械加工、熱表處理過程又是一個高溫高壓的運動過程，鈦易與空氣中的氫、氧、氮等發生化學反應，使已（yǐ）加工（gōng）表麵產生一些不利的物理、化學變化，加工過程需要采取一定的保護措施；另一方（fāng）麵，常溫下鈦（tài）合金材料在空氣中極（jí）易形成保護膜，對其進行表麵處理時（shí）也較為困難（nán）。
·鈦合金的比強度較高，特別是熱強性（xìng）好，這（zhè）一方麵影響了鍛造成（chéng）型性能，同時加工過（guò）程切削力也會變大，造成刀具磨損加快。
總體來（lái）說（shuō），鈦合（hé）金的切削加工性介於不鏽鋼和高溫合金之間，其中β型鈦合金的（de）切削加工性***差，α+β型的鈦合金較好，α型***好。因此，在鈦合金切削過程（chéng）中提高刀具材料的耐熱性和抗粘結性（xìng）能，控製切（qiē）削溫度，加強係統剛性，以提高刀具耐用度是鈦合金加工關鍵所在。
另外鈦合金的磨削，特別是（shì）針對（duì）深（shēn）長（zhǎng）孔薄壁筒形件的（de）磨削加工也是鈦合金加（jiā）工的關鍵工（gōng）藝。在磨削加工過程中，改善加工條件，合理選擇砂輪，優化餘（yú）量分配，控（kòng）製工件變形，減小（xiǎo）殘餘應力（lì），避免表麵燒傷是其加工過程的關鍵點。
目（mù）前國內對鈦（tài）合金構件在起落架（jià）上（shàng）的應用尚處於初期階段（duàn），大麵積的應用實踐積累還不多，技術儲備還不夠充分（fèn），需（xū）關注一（yī）些關鍵工藝技術，包括：
（1）大規格鈦合金荒坯（pī）製備及零件整體模鍛工藝；
（2）熱處理工藝；
（3）切削加工表麵燒傷檢查及控製技術；
（4）表麵強化工藝等。
3 起（qǐ）落架零件深孔加工（gōng）
深孔加（jiā）工技術是起落架（jià）製造的關鍵及難點所在。飛機起落架前、主（zhǔ）起活塞杆、外筒、輪軸等零件均屬（shǔ）細（xì）長（zhǎng）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。切削加工過程中刀具磨損相當嚴重，尤其是針對深（shēn）長孔零件采用普通車削加工方法加工時，刀杆剛性不足和刀具耐用度過低（dī）的（de）固有缺陷很難滿足零（líng）件加工要求，尺寸精度、表麵粗糙度（特別（bié）是過渡（dù）圓角和轉接R處）不易得到保證。
國際專業的起落架製造廠在加工這類零件時，除在結構設計時盡量考慮工藝性外，在工藝裝備上普遍采用起落架專用數控加工設備，並（bìng）配合結構（gòu）******、剛性較（jiào）好的深孔刀杆來滿足加（jiā）工要求。
起落架製造關（guān）鍵技術及展望
1 建立起落架專用工藝標準體係
由於起落架在保證飛機產品性能和使用安全性方麵擔負著極（jí）重要的角色，其發展受到世（shì）界（jiè）各國的重視。美國聯邦航空管理局（FAA）、英國民用航空局（CAA）、國（guó）際民航組織（ICAO）等組織都頒布和出版了大量的起落架研製標準、設計手冊和設計規範（fàn）。此外世界各起落架專業製造公司都有自（zì）己的專用設（shè）計手（shǒu）冊和製造規範（fàn）。
國內（nèi）在起落架製造標準方麵，不同機型采標各不相同，且通過適（shì）航認可的很少。這反映（yìng）出國內在專業製造工藝標準體係上的缺陷和不完善，因此盡快建立滿足（zú）我國現代飛機起落架技術要求的製造工藝標準體係已迫在眉睫。
因此，結合軍民用起落（luò）架發展要求（qiú），圍繞起落架工藝體係的建立和完善，開展有關機械加工、無損檢測及熱表處（chù）理等特種工（gōng）藝（yì）技（jì）術的工藝研究、適航（háng）申請等工（gōng）作，逐步建立起完整的起落架工藝標準體係，將為大型飛機高品質起落架（jià）研（yán）製生產提供有力的技術支持。
2 實現關鍵加（jiā）工（gōng）技術新突破
(1)起（qǐ）落架大型構件（緩衝（chōng）器外筒和活塞杆）深孔型（xíng）腔加工技術。提高（gāo）深孔型（xíng）腔加工效（xiào）率是起（qǐ）落架零件加工的關鍵點。對於（yú）大型飛機來說，深孔型腔加工技術有（yǒu）其特殊性，主要體現在深孔（kǒng）鑽鏜、型腔數控加工、深孔磨削、計量檢測技術及專用工藝裝備的配置等方麵。
（2）高效數控加工技術。起落架構（gòu）件材（cái）料利（lì）用率很低，機械加工工作量（特別是數控加工）很大，這對（duì）於大型飛機起落架中各類（lèi）超（chāo）大型結構件就更顯突出。如（rú）果不能實（shí）現高（gāo）效數控加工，不僅帶來效率低（dī）下的問題，也將嚴重製約起落架交付進度。
（3）鈦合金零（líng）件磨削工藝。通過磨削獲得優良的加工表麵完整性，是保證鈦合金零件加（jiā）工質量的技（jì）術（shù）關鍵。傳統飛機起落架結構中（zhōng），采用大型鈦合（hé）金（jīn）結構件的情況並不多見，磨削（xuē）工（gōng）藝方（fāng）法應用（yòng）更少。另一方（fāng）麵，鈦合金本身所固有的物理特性給磨削加（jiā）工造成了較大困難。因（yīn）此（cǐ），需要從磨削參數的選擇、磨削液的匹配以及砂（shā）輪的選用、過（guò）程控製等諸多（duō）方麵進行優化，以切實（shí）提高鈦合金的磨削加工效率和磨削質量。
3 提高表麵完整性控製技術
開展（zhǎn）高品質、長壽命起落架製造技術表（biǎo）麵完整性研究，滿足大型飛機起落架對超高強度鋼結構件、鈦合金大型結構件製造過程表麵完整性要求，是保證起落架高品質、長壽命的基礎。主要包括：
（1）鈦（tài）合金/超高強度鋼加工（gōng）表麵燒傷控製技術。以300M鋼熱處理後和（hé）鈦合金強化退火或固溶時效後的車削、磨削、鉸削和銑削為重（chóng）點研究對象，對其切削刀具、切削力、切（qiē）削熱、冷卻條（tiáo）件等因素與表麵燒（shāo）傷的變化（huà）之間的規律進行研（yán）究，並以切削表（biǎo）麵無燒傷作為主要約束（shù）條件選擇切（qiē）削工具（jù）、優化切削參數。
（2）起落架新型鈦合金/超高強度（dù）鋼材料結構件表麵強化研究。通過對超高強度鋼、鈦合金材料（liào）噴丸、擠壓強化與其疲（pí）勞壽命關係的研究，找出與相應材料適應的強（qiáng）化工藝參數及強化前零件表麵質量控製要求，保證強化效果和零件使用壽命。
有關資料表明：鈦合金的疲勞強度主要取決於零件表麵粗糙度和噴（pēn）丸強化情（qíng）況，采用噴丸強化可（kě）降低（dī）疲勞壽命的分散度1倍以上（shàng）。
4 加強新型表麵（miàn）防護技術
新型高性能（néng）表麵（miàn）防（fáng）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手段（duàn），同時傳統的表（biǎo）麵處理（lǐ）技術往往有鍍層防護性能不高、具有潛在的氫脆危險、汙染（rǎn）環境等弊端。因此，進行有關新（xīn）型高性（xìng）能表麵防護工藝研究（jiū）******必要。其（qí）中包括：金屬陶瓷防腐（fǔ）塗層（MCAC）塗敷，高速火焰（yàn）噴塗（HVOF）工藝等。
作為300M鋼（gāng）、鈦合金材料零件鍍鉻（gè）的替代工藝，國際上（shàng）已在廣泛開展HVOF塗層工藝的研究和應用，並已取得了大量成果。采用HVOF塗層防護的起落架已經在F-18、波音777等機型起落架上得（dé）到了應用。
除以上技術層麵因素外，在起落架生產交付（fù）方式上還應與國（guó）際接軌（guǐ），堅持起落架（jià）專業（yè）化成品供應商的發展模（mó）式。目前國外起落架的研製幾乎都由專業起落架製造公司（sī）承擔，國際知名的專業起落架製（zhì）造公司主要有Messier-Dowty公司（歐洲）、Goodrich公（gōng）司（美國（guó））等。
（來源：作者|李銘 中航飛機起落（luò）架有限責任公司 ；轉載自 熱處理生（shēng）態圈、機工機床世界）
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