飛機起落架作為飛機重要安全功（gōng）能部件，是用於飛（fēi）機（jī）起飛、著陸、地麵滑行（háng）和停放的重要（yào）支持係統，是（shì）飛機的主要承力構件（jiàn）。它吸收和耗散（sàn）飛（fēi）機在著（zhe）陸及滑行過程中與地麵形成的衝擊能量（liàng），保證飛機在（zài）地麵運動過（guò）程中的使用安全。起落架的技術水平和可靠度對（duì）於飛（fēi）機整（zhěng）體性能和使用安全具有重要影響。
下麵分享（xiǎng）一段奧地利WFL車銑複合加工中心M65加工飛機起落架的（de）工藝視（shì）頻。
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起落架結構（gòu）及工藝特點
為提高大型運輸類飛機的道麵漂浮性，其起落架（jià）結（jié）構多選用多輪多支柱式結構布（bù）局。如伊爾-76飛機起飛重量為190t，其起落架係統（tǒng）為油氣緩衝式前三點布局，包括一個前（qián）起落架支（zhī）柱和四個主（zhǔ）起落架（jià）支柱。其中主起落架高約3100mm，為支柱（zhù）式單腔緩衝器結構，每個（gè）支柱有4個（gè）製動機輪並列排列，起落架收起時機（jī）輪連同緩衝（chōng）器旋轉90°,以使整（zhěng）組機輪收到圓形機身內。前起落架高約2300mm，為半搖臂式（shì）雙腔緩衝器結構（gòu），有4個並列的輔（fǔ）助製動機輪（lún），當（dāng）起落架向前收起時機輪能輕微製動。
起飛重量達350t的波音747飛機起落架包括一個雙輪支柱式前起落架（jià）和（hé）4個四輪小車式主起落架，其中主起落架分別由2個機（jī）翼主起（qǐ）落架和4個機身主起落（luò）架組成。前、主起落架高（gāo）度均超過2m。
在結構和材料選擇方麵，大（dà）型飛機起落架（jià）主要（yào）結構件選材有鈦合金（jīn）及超高強度鋼鍛（duàn）件，材（cái）料一般選真（zhēn）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（dù）鋼材料，在現代飛（fēi）機起落（luò）架上獲（huò）得了廣泛應用，國際、國內（nèi）的各種軍用、民用（yòng）飛機（jī）都有選用。另外，鈦（tài）合金具有比強度高（gāo）、耐蝕性好的（de）顯著（zhe）特征，在起落架上也有越來越多（duō）的應（yīng）用。對伊爾-76飛機起落架來說，其鈦合金用量較大，並且在大型主承力結構件上都有使用。如前、主起橫梁即為鈦合金大型構件，其中（zhōng）主（zhǔ）起橫梁（liáng）尺寸更達1600×900×380mm，主起外筒結構尺寸也達φ270×1600mm。
總體說來，大（dà）型運（yùn）輸類飛機（jī）起落（luò）架具有以下工藝特點：
（1）結構布局複雜，零件尺寸超大。
飛機起（qǐ）飛重量增（zēng）大、機體尺寸（cùn）加大必（bì）然導致起落架結（jié）構尺寸相應加大。如伊爾-76起落架主要結構件（jiàn）尺寸普遍比中型運輸（shū）飛機起落架零件大2～3倍。這類結構件在製造時需采用大型起落架（jià）專用機加（jiā）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（xīn）材料、新工藝廣泛應用。
起落架結構（gòu）與機體同壽是現代大（dà）型軍民用（yòng）機的普遍要求（qiú），其壽（shòu）命一般要求（qiú）達到3萬～6萬起（qǐ）落。因此，國外民機起落架選材主要應用（yòng）300M鋼、4340鋼、高強鈦合金及鋁合（hé）金等高性能材料，在工藝技術方麵廣泛（fàn）采用******的表麵強化、表麵（miàn）防護等新工藝技術。如波音757型飛機（jī）起落架上就應用高速火（huǒ）焰（yàn）噴塗鎢鈷合金，空客A320/A340起落（luò）架輪軸（300M鋼）的非配（pèi）合表麵采用了金屬陶（táo）瓷防腐塗層等高（gāo）性能防腐技（jì）術。
(3)鈦合金、超高強（qiáng）度鋼等******材料加工難度大。
現代飛機起落架主要結構件材（cái）料選擇以超高強（qiáng）度鋼、鈦（tài）合金為主。這類材料對加工工藝均有嚴格（gé）要求，以避免製（zhì）造過（guò）程中引（yǐn）起零件表麵（miàn）燒傷、汙染和氫脆、鎘脆等問題，並提（tí）高構件表麵完整性，保證起落架（jià）使用安全及壽命。
（4）主（zhǔ）承力構件采用焊接結構或整體結構。
俄（é）羅（luó）斯在飛機起落架結（jié）構件的製造方麵廣泛采用焊接結構，從伊爾-76飛機（jī）起落架零件來看，前、主起（qǐ）橫梁、支柱外筒、活塞杆等主要承力構件（jiàn）均采用焊接結構。由此帶（dài）來的優點是零件工藝性較好、製造成（chéng）本相對較低；不利的（de）方麵是起落（luò）架壽命相（xiàng）對較（jiào）短，很難與飛機同（tóng）壽。與之相反（fǎn），美歐生產的飛機起落架結構件均采用（yòng）整體鍛件加（jiā）工成形，雖然在製（zhì）造工（gōng）藝性（xìng）及成本等方麵不佳，但產品壽命卻較長，能夠實現與飛機同壽。根據當前發展（zhǎn）趨勢（shì）來看，起落（luò）架零件焊接結構的應用僅僅是（shì）選擇之（zhī）一，整體結構件（jiàn）才是發展的主（zhǔ）要方向。
起落架主要製造技術綜述
1 起落架超高強（qiáng）度鋼零（líng）件製造
300M鋼是一種（zhǒng）成熟（shú）的航空結構鋼材料，現代飛機起落架的（de）主要承（chéng）力構（gòu）件起（qǐ）落架外筒、活塞杆、輪（lún）軸等大（dà）都是選用300M鋼。300M鋼（gāng）熱（rè）處理強化後，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（lì）腐蝕比較敏（mǐn）感，因此（cǐ）對製（zhì）造工藝有較高要求。300M鋼起落架零件加工（gōng）技術雖然已較為（wéi）成熟，但針對大型飛機起落架零件規格超大的實際情況，還涉及一些關鍵技術的（de）應用，包（bāo）括：
（1）外筒、活塞杆（gǎn）等大規格鍛件鍛造技術（shù）。
主要需優（yōu）化300M鋼大型（xíng）鍛（duàn）件鍛造（zào）過程（chéng）中的製坯、鍛造工藝，鍛件理化性能檢測、鍛件超聲波探傷等技術，滿足大型飛機長壽命、高可靠性能的鍛件要求。
（2）超大型起落架零件高（gāo）效數控加工技術。
一方麵，300M鋼鍛件毛坯所有表（biǎo）麵均要進行大（dà）餘量數控（kòng）扒（bā）皮加工，內孔型腔材料去除量巨大；另一方麵，作為（wéi）300M鋼構（gòu）件都是起落架上的重要受力（lì）構件，零件外形結構相當複雜，材料去除（chú）率高。因此，對於大飛（fēi）機起落架超大型零件的切削加（jiā）工，其工作量就尤顯突出，提高數控加工效率******必要。
（3）大（dà）型零件真空熱處理及變形控製技術。
熱處（chù）理是起落架零件加工（gōng）過程必（bì）不可（kě）少的強化手段。對起落架大型（xíng）主承力構件熱處理強化效果、增（zēng）脫碳控製、變形（xíng）控（kòng）製（zhì）等（děng）方麵尤需關注。
（4）低氫脆電鍍及新型高性能表麵防（fáng）護工藝等。
目前（qián），300M鋼（gāng）等超高強度鋼起落架零件對於非配合表麵廣泛采用的表麵處理方式為鍍鎘或鍍鎘鈦；對有相（xiàng）對（duì）運動的配（pèi）合表麵一般采用電鍍（dù）硬鉻層進行（háng）防護。這些（xiē）電鍍（dù）工藝過程控製非常重要（yào），尤其是（shì）氫脆（cuì）性（xìng）控製。
2 鈦合金零件的製造
伊爾-76飛機起落（luò）架大（dà）量采用鈦合金零件（jiàn），鈦合金使用量約占全機機加零件重量的7.6%。考慮到鈦合金所具有高比強度、低應力敏感和耐腐蝕等特性，作（zuò）為飛機（jī）起落架結構選（xuǎn）材的應用趨勢，鈦合金的（de）使用量將會更加廣（guǎng）泛。因（yīn）此，鈦合金零件製造技術是大型飛機起落架（jià）研（yán）製生產（chǎn）的重點技術之一（yī）。
鈦合（hé）金加工的主要問題是加工所用刀具的耐用度低，這是由鈦合金特有的性（xìng）質所決定的（de）。鈦合金材料具有化學活性大、熱敏感性強、彈性模量小等特點，在機械加工領域一直（zhí）屬於難（nán）加工材料之一。具體表現在：
·鈦合金（jīn）的導熱性非常差，切削時被切屑帶走（zǒu）和工件（jiàn）擴散傳導（dǎo）的熱量小，切削區溫度高，致（zhì）使被加工（gōng）零件（jiàn）易變形。
·鈦合金塑性小，因而顯著地影響（xiǎng）其切削時的（de）變形，切屑與前刀麵接觸長度短、刀尖壓力高，刀（dāo）具磨（mó）損嚴重，容易造成崩刃。
·鈦（tài）合金彈性模量小，其鍛造、切削（xuē）加（jiā）工時材料回彈大，一方麵影（yǐng）響材料成型性能（néng）及多次成型（xíng）後材料金相組織，另（lìng）一方麵也（yě）會影響（xiǎng）加工時刀（dāo）具與（yǔ）已加工表麵的磨損，降低刀具耐用度。
·鈦合金的化學活性高，其機械加工（gōng）、熱表處理過程又（yòu）是一個高溫高壓的運動過程，鈦易與空氣中的（de）氫、氧（yǎng）、氮等發生化學反應，使已加工表麵產（chǎn）生一些不利的（de）物理、化學變化（huà），加工過程需要（yào）采取一定的保護措施；另一方麵，常溫下鈦（tài）合金材料在空氣中極易形成保護膜，對其進行表麵處理時也較為困難。
·鈦合金的比強度較高，特別是熱強性好，這一方麵影響（xiǎng）了鍛造成型（xíng）性能，同時加工過程切削力也會變大，造成刀具磨損加快。
總體來說，鈦合金的切削加工性介於不鏽鋼和（hé）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，在鈦合金切削過程（chéng）中提（tí）高刀具材料的耐熱（rè）性和抗粘結性能，控製切削溫度，加強係統剛性，以提高刀具耐用（yòng）度是鈦合金（jīn）加工關鍵（jiàn）所（suǒ）在。
另外（wài）鈦合金的磨削，特別是針對深長（zhǎng）孔薄壁（bì）筒（tǒng）形件的磨削加工也是（shì）鈦合金加工的關鍵工藝。在磨削加工過程中，改善加工條件，合理選擇砂輪，優化餘量分配，控製工件變形，減小殘餘應力，避免表麵（miàn）燒傷是其加工過程（chéng）的關鍵點。
目前國內對鈦合金（jīn）構件在起（qǐ）落架上的應用尚（shàng）處於初期階段，大麵積的應用實踐積累還不多，技（jì）術儲備還不夠充分，需關注一些關鍵工藝技術，包括：
（1）大規格鈦合金荒坯製備及零件整體模鍛工藝；
（2）熱處理工藝；
（3）切削加（jiā）工表麵燒（shāo）傷檢查（chá）及控製技術（shù）；
（4）表麵強化工藝等。
3 起落架零件深孔加工
深孔加工技術是起（qǐ）落架製造的關鍵及難點所在。飛機起落架前、主起活塞杆、外筒、輪軸等零件均屬細長筒形件（jiàn），材料大多為超（chāo）高強度鋼和鈦合（hé）金，均為難（nán）切削加工材料。切削加工過（guò）程中刀具磨損（sǔn）相當嚴重，尤其是針（zhēn）對深長孔（kǒng）零件采用普通車削加工方法加（jiā）工時，刀杆剛性不足和刀具耐用度過低的固有缺陷很難滿足（zú）零件加工要求，尺寸精度、表（biǎo）麵粗糙度（特（tè）別是過渡圓角（jiǎo）和轉接R處）不易（yì）得到保證。
國際（jì）專業的（de）起落（luò）架（jià）製造廠在加工這類零件時，除在結（jié）構設計時盡量考慮工藝性外，在工藝裝備（bèi）上普遍采用起落架專用（yòng）數（shù）控加工（gōng）設備，並配合結構******、剛性較好的深孔刀杆來滿足加工要求。
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（zhèng）飛機產品性能（néng）和使（shǐ）用安全性方麵擔負著極重要的角（jiǎo）色，其發展受到世界各國的重視。美國聯邦航空管理局（FAA）、英國民用航空局（CAA）、國際民（mín）航組織（ICAO）等組織都頒布和出版了大量（liàng）的起落架研製標準、設計（jì）手冊和（hé）設計規範。此外世界各起落架專業（yè）製造公司都有自己的專用設計手冊和製造規範（fàn）。
國內在起落架製造標準方麵，不同機型采（cǎi）標各不相同，且通過適航認可的很少。這反映出國內在（zài）專業製造工藝標準體係上的缺陷和不完（wán）善，因此盡（jìn）快建（jiàn）立滿足我國現代飛機（jī）起落架技術要求的製造工藝標準體係（xì）已迫在眉睫。
因（yīn）此，結合軍民用起落架發展要（yào）求（qiú），圍繞起（qǐ）落架工藝體係的建立（lì）和（hé）完善，開展有關機（jī）械（xiè）加工、無損檢測及（jí）熱表處（chù）理等特種工藝技術的工藝研究、適航申請等（děng）工（gōng）作，逐步建（jiàn）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研製生產提供（gòng）有力的技術支持。
2 實現關鍵加工技術新突破
(1)起落架大型構件（jiàn）（緩衝器外筒和活塞杆）深（shēn）孔型腔（qiāng）加工技術。提高深孔型腔加工效率是起落架零件加工的（de）關鍵點。對於大型飛機（jī）來說，深孔型腔加工技術有其特殊性，主要體現在深孔鑽鏜、型腔數控加工、深孔磨削、計量（liàng）檢測技術（shù）及專用工藝裝備的配置（zhì）等方麵。
（2）高效數控加工技術。起落（luò）架（jià）構件材料利用率很低，機械加工（gōng）工作量（特別是數控加工）很大，這對於大型飛機起落（luò）架中各類超大型結構件就更顯突出。如果不能（néng）實現高效數控加工，不僅帶（dài）來效（xiào）率低（dī）下（xià）的問題，也將嚴重製（zhì）約起落架交付進度。
（3）鈦合金零件磨削工藝。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工質量的技術關鍵。傳統飛機起落架結構中，采用大型鈦合金結構件的情況並不多見，磨削（xuē）工藝方法應用（yòng）更少（shǎo）。另一方麵，鈦合金（jīn）本身所固有的物理（lǐ）特性給磨（mó）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（jí）砂輪的選用、過程控製（zhì）等（děng）諸（zhū）多（duō）方麵進（jìn）行優化，以切實提高鈦合金的磨削加工效率和（hé）磨削（xuē）質量。
3 提高表麵完整性（xìng）控製技術
開展高品質、長壽命起落架製（zhì）造技術表（biǎo）麵完整性研究，滿足大型飛機起（qǐ）落架對超高強度鋼結（jié）構件、鈦合金大型結（jié）構件製造過程表麵完（wán）整性要求，是保證起落架高品質、長壽命的基礎。主要包括：
（1）鈦合金/超高（gāo）強度鋼（gāng）加工表麵燒傷（shāng）控（kòng）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、鉸削和銑削為重點研究對象，對（duì）其切削刀具、切（qiē）削力、切削熱、冷卻條件等因素與表麵燒傷（shāng）的變化之（zhī）間的規律進行研究，並以切削表麵（miàn）無燒傷作為主要約束條件（jiàn）選擇切削工具、優化切削參數。
（2）起落架新型鈦合金/超高強度鋼材料結構（gòu）件表（biǎo）麵強化研究。通過對超高強度鋼、鈦合金（jīn）材料噴丸、擠壓強化與其疲勞壽命關係的研究，找出與相應材料（liào）適應的強化（huà）工藝參（cān）數（shù）及強化前零件（jiàn）表麵質（zhì）量控（kòng）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（zhǔ）要（yào）取決於零件表麵（miàn）粗糙度（dù）和噴丸強化情況（kuàng），采用噴丸（wán）強化可降低疲勞壽命的分散度1倍以上。
4 加強新型表麵防護技術
新型（xíng）高性能表麵（miàn）防護（hù）工藝是保證現（xiàn）代大型飛機起落架與機體同壽的重要技術手段，同時傳統的表麵（miàn）處理技術往往有（yǒu）鍍層（céng）防護性能（néng）不高、具有潛在的氫脆危險、汙染環境等弊端。因此，進行有關新（xīn）型高性能表麵防護（hù）工藝研究******必要。其中（zhōng）包括：金屬陶瓷防腐塗層（MCAC）塗（tú）敷，高速火焰噴塗（HVOF）工藝等。
作為300M鋼（gāng）、鈦合金材料零件鍍鉻的替代工藝，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等機型起落架上得到了應用。
除以上技術層麵因（yīn）素外，在起落架生產交付（fù）方式上還應與國際接（jiē）軌，堅持起落架專業化成（chéng）品供應商（shāng）的發展模式。目前國外起落架的研製幾乎（hū）都由專業起落架製造公司承擔，國際知名的專業起落（luò）架製造（zào）公司主要有Messier-Dowty公司（歐洲）、Goodrich公司（sī）（美國）等。
（來源：作者|李銘 中航飛機起落架有（yǒu）限（xiàn）責（zé）任公司 ；轉載自 熱處理生態（tài）圈、機工機床世（shì）界）
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