飛（fēi）機起落架作為飛機重要安全（quán）功能部件，是用於飛機起飛、著陸、地麵滑行（háng）和停放的重要支持係統，是飛機的主要承（chéng）力構件。它吸收和耗散（sàn）飛機（jī）在著陸及滑行（háng）過程中與地麵形成的衝（chōng）擊能量，保證飛機（jī）在地麵（miàn）運動過程中（zhōng）的使用安全。起落架的技術水平（píng）和可靠度對於飛機整體性能和使用（yòng）安全具有重要影響。
下（xià）麵分享（xiǎng）一段奧地利WFL車銑複合加工（gōng）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
為提高大型（xíng）運輸類飛機（jī）的道麵漂浮性，其起落架結構（gòu）多選（xuǎn）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（qǐ）落架係統為油氣緩衝（chōng）式前三點布局，包括一個前起落架（jià）支柱和四個主起落架支柱。其中主起落架（jià）高約3100mm，為支柱式單腔緩衝器結構，每個支柱有4個製動機輪並（bìng）列排列，起落架收起時機輪連同緩衝器旋轉90°,以使整組機輪收到圓形機身內。前起落架高（gāo）約2300mm，為半搖臂式雙腔緩衝（chōng）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。
起飛重量（liàng）達350t的波音747飛機起落架包（bāo）括一個雙輪支柱（zhù）式前起（qǐ）落架和4個四輪小車式（shì）主起落架（jià），其中（zhōng）主（zhǔ）起落（luò）架分別由2個機翼主起（qǐ）落架和4個機身主起落架組成。前、主起（qǐ）落架高度均超過2m。
在結構和材料選擇（zé）方麵，大型飛機起落架主要結構件選（xuǎn）材有鈦合金及（jí）超高強度（dù）鋼鍛件，材料一（yī）般選真空冶煉工藝。超高強度鋼材料（liào）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（de）超高（gāo）強度鋼材料，在（zài）現代飛機起落架上獲得（dé）了廣泛應用，國際（jì）、國內（nèi）的各種軍用、民用飛機都（dōu）有選用。另外，鈦合（hé）金具有比強度高、耐蝕性好（hǎo）的顯（xiǎn）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（shuō），其鈦合金用量較大，並且在大型主承力結（jié）構（gòu）件上都有使用。如前、主起橫梁即為（wéi）鈦合金大（dà）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。
總體說來，大（dà）型運輸類飛機起落架具有以下工藝特點：
（1）結構布局複雜，零件尺寸超大。
飛機起飛重量增大、機體尺寸加（jiā）大必然（rán）導（dǎo）致起（qǐ）落（luò）架結構尺寸相應加大（dà）。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。這類結構件在製造時需采用大（dà）型起落架專用（yòng）機（jī）加設備，對（duì）於熱處（chù）理、焊接、表麵處理等特種工藝也需大型設備來保（bǎo）障。
（2）起落架長壽命要（yào）求促使新材料、新工藝廣泛應（yīng）用。
起落架結構與機體同（tóng）壽是現代大型軍民用機的普遍要求，其壽命一般要求達到3萬～6萬起落。因此，國外民機起落架選材主要應用300M鋼、4340鋼、高強鈦合（hé）金及鋁合金等高性能材料，在工（gōng）藝技術方（fāng）麵廣泛采用（yòng）******的表麵強化、表麵防護（hù）等新工藝技術。如（rú）波（bō）音757型飛機起落架上就應用高速火焰噴塗鎢鈷（gǔ）合金（jīn），空客A320/A340起落架輪（lún）軸（300M鋼）的非配合表麵采用了金屬陶瓷防腐塗層等高性（xìng）能防腐技術。
(3)鈦合（hé）金、超高強度鋼等******材（cái）料加工難（nán）度大（dà）。
現代飛機起（qǐ）落架主要結構件材料選擇以超高強度（dù）鋼、鈦合金為主。這（zhè）類材料對加工工藝均有（yǒu）嚴格要求，以（yǐ）避免製造過程（chéng）中引起零件表麵燒傷、汙染和氫脆、鎘脆等問題，並提高構件表麵完整性，保證起落架使用（yòng）安全及壽命。
（4）主承（chéng）力構件采（cǎi）用焊接結構或（huò）整體結構。
俄（é）羅斯在飛機起落架結構件的製造方麵廣泛采用（yòng）焊（hàn）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（tǒng）、活塞杆等主（zhǔ）要承（chéng）力構件均采用焊接結構。由此帶來的優點是零件工（gōng）藝性較好、製造成本相對較低；不利的方麵是起落架壽（shòu）命相對（duì）較短，很難（nán）與飛機同壽。與之相（xiàng）反，美歐生（shēng）產的飛機起落架結構件均采用整體鍛（duàn）件加（jiā）工成形（xíng），雖然在製造工藝性及（jí）成本等方麵不佳，但產品壽命卻較長，能夠實現與（yǔ）飛機同壽。根據當前（qián）發展趨（qū）勢來看，起落架零件焊接（jiē）結構的應用僅僅是選擇之一，整體結構件才是發展的主要方向。
起落架主要製造技術綜（zōng）述
1 起落架超高強度鋼零件（jiàn）製造
300M鋼是一種成熟的航空結（jié）構（gòu）鋼材料，現代飛機起落架的主要承力構件起落架外筒、活塞杆、輪（lún）軸等大都是選用300M鋼。300M鋼熱處理強（qiáng）化（huà）後，抗拉強（qiáng）度達1960～2100MPa（HRC52～56），比30CrMnSiNi2A的（de）抗拉強度高出22.4%，但300M鋼對應力集中和應（yīng）力腐蝕比較敏感，因此對製造工藝有較高要求。300M鋼起落架零件加工技術雖然已較為成熟，但針對大型（xíng）飛機起落架零件規格超（chāo）大的實（shí）際情況，還涉及一些關鍵技術的應用，包括：
（1）外筒、活塞（sāi）杆等大（dà）規（guī）格鍛件鍛造技（jì）術。
主要需優化300M鋼大（dà）型鍛件鍛造過程中的（de）製坯、鍛造工藝，鍛件理化（huà）性能檢測、鍛（duàn）件超聲波探傷等技術（shù），滿（mǎn）足大型飛機長壽命（mìng）、高可靠性能（néng）的鍛件要求（qiú）。
（2）超大型起落架零件高效數控加工技術。
一方麵，300M鋼鍛件毛坯所有表麵均要進行大餘量數控扒皮加工，內孔型腔材料去除量巨大（dà）；另一方（fāng）麵（miàn），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，材料去（qù）除率高。因此，對於大飛機起（qǐ）落架（jià）超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）大型零件真空熱處理及變形控（kòng）製技術。
熱處理是起落架零件（jiàn）加工過程必不可少的（de）強化手段。對（duì）起落架大型主承力構件熱（rè）處理強化效果、增脫碳控製（zhì）、變形控製等方麵尤需關注。
（4）低氫脆電鍍及新型（xíng）高性能表麵防護工藝等。
目前，300M鋼（gāng）等（děng）超高強度鋼起落架零件對於非（fēi）配合表麵廣泛采用的表麵處理方式為鍍鎘或（huò）鍍鎘鈦；對（duì）有相對運動的配合表麵一般采（cǎi）用電（diàn）鍍硬鉻層進行防（fáng）護。這（zhè）些電鍍工藝過程控製非常重要（yào），尤其是氫脆性控製。
2 鈦合金零件的製（zhì）造
伊爾（ěr）-76飛（fēi）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（chóng）量的7.6%。考慮（lǜ）到鈦合金所具有高比強度、低應力（lì）敏感和耐腐（fǔ）蝕等特性，作為飛機起落架結構選材的應（yīng）用趨勢，鈦合金的使用量將會更加廣泛。因（yīn）此，鈦合金零（líng）件製造（zào）技術是大型飛機起落（luò）架研製生產的重點技術之一。
鈦合金加工的主要問題是加工所用刀具的耐用（yòng）度低，這是由鈦合金特有的性質所決定的。鈦合金材料具有化學活性大、熱敏感性（xìng）強、彈性模量小等特點，在機械加工領域一直屬於難加工材（cái）料（liào）之一。具體表現（xiàn）在：
·鈦合金的導熱性非常差，切（qiē）削（xuē）時被切屑帶走和工（gōng）件擴散傳導的熱量小，切削區溫度高，致使被（bèi）加（jiā）工零件（jiàn）易變形。
·鈦合金塑性小，因而顯著地影響其切削時的變形，切屑與前刀麵接觸長度短、刀尖（jiān）壓（yā）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（xuē）加工時材（cái）料（liào）回彈大（dà），一方麵影響材料成型性能（néng）及多次成型後材料金相組織，另一方麵也會影響加工時（shí）刀（dāo）具與已加（jiā）工表麵的磨損，降低（dī）刀具耐用（yòng）度。
·鈦（tài）合金的化學活性高，其機械加工、熱表（biǎo）處理過程（chéng）又是一個高溫高壓的運（yùn）動過程，鈦易與空氣中的氫、氧、氮等發（fā）生化學反（fǎn）應，使已加工表麵產生一些不利的物理（lǐ）、化學變化，加工過程需（xū）要采取一定的保護措施；另一方麵，常溫下鈦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（yě）較為困難。
·鈦合金的比強度較高，特別是熱強性好，這一方麵影響了（le）鍛造成型性能，同時加工過程切削力也會變大，造成刀具磨（mó）損加快。
總體來說，鈦合金的切削加工性介於不鏽鋼和高（gāo）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（hé）金切削過程中提高刀具材料的耐（nài）熱性和抗粘結性能，控製切削溫（wēn）度，加強係統剛性，以提高刀具耐用度是鈦（tài）合金加工（gōng）關鍵所在。
另外鈦合金的磨削，特別是針對深長孔薄壁筒形件（jiàn）的磨削加工也是鈦合金加工的關鍵工藝（yì）。在磨削加工過程中，改善加工條件，合（hé）理選擇砂輪，優化餘量分配，控（kòng）製工件變形，減小殘餘應力（lì），避免表麵燒傷是其加工過程的關鍵點。
目前國內對鈦合金構件在起（qǐ）落架上的應用尚處於初期階段（duàn），大麵（miàn）積的應用實踐積累還不多，技術儲備還不夠充分，需關注一些（xiē）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（duàn）工藝；
（2）熱處理（lǐ）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 起落架零件深孔加工
深孔（kǒng）加工技術是起落架製造的關鍵及難點所在。飛機起落架前、主起活塞（sāi）杆（gǎn）、外筒、輪軸等零件均屬細長（zhǎng）筒形（xíng）件（jiàn），材料大多為超高強度鋼和（hé）鈦（tài）合金，均為難切削加工材料（liào）。切削加工過程中刀具磨損相當嚴（yán）重，尤其是針對深長孔零件采用普通車（chē）削加工方法加工時，刀（dāo）杆（gǎn）剛性不足和刀具（jù）耐用度過低（dī）的固有缺陷很難滿足零件加工（gōng）要求，尺寸精度、表麵粗糙度（特別是過渡圓（yuán）角和轉接R處）不易得到保證。
國際（jì）專業（yè）的起落架（jià）製造廠在加工這類（lèi）零件時，除在結構設計時盡量考（kǎo）慮工（gōng）藝性（xìng）外，在工（gōng）藝裝備上（shàng）普遍采用起落架專用數（shù）控加工設備，並配合結構******、剛（gāng）性較好的深孔（kǒng）刀杆來滿足加工要求。
起落架製造（zào）關鍵技術及展望
1 建立起（qǐ）落（luò）架專用工藝標（biāo）準體係
由於起落（luò）架在保證飛機產品性能和使用安全性方麵擔負著極重（chóng）要的角色，其（qí）發展受到世界各（gè）國的重視。美國聯邦航空管（guǎn）理局（FAA）、英國民（mín）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製標準、設計手冊和設計規範（fàn）。此外世界各起落架專（zhuān）業製造（zào）公司都有自己（jǐ）的專（zhuān）用設計手冊和製造規範。
國內在起落架製造標準方麵（miàn），不同機型采（cǎi）標各不相同，且通過適航認可的很（hěn）少。這（zhè）反映出國內在專業製造工藝標準體（tǐ）係上的缺陷和不完善，因此盡快（kuài）建立滿足我國（guó）現代飛機起落架技術要求（qiú）的製造工藝標準體係已迫在眉睫。
因此，結合軍民用起落架發（fā）展要求，圍繞起落架工藝體係的建立和完善，開展有關機械加工、無損檢測及熱表處理（lǐ）等特種工（gōng）藝技術的工藝研究、適航申請等工作，逐步建立起完整的起落架工藝標準體係，將為大型（xíng）飛機高（gāo）品質起落架研製（zhì）生產提供有力的技術支持。
2 實現關鍵加工技術新突破
(1)起落架大型構件（緩（huǎn）衝器外筒（tǒng）和活塞杆）深孔型腔加工技術。提高深（shēn）孔型（xíng）腔加工效率是起落架零（líng）件加工的關鍵點。對於大（dà）型飛機來說，深孔型腔加工技術有（yǒu）其特殊性，主要（yào）體現在深孔鑽鏜、型腔數控（kòng）加工、深孔磨削、計（jì）量檢（jiǎn）測技術及專用工藝裝備的配置等方麵。
（2）高（gāo）效數控（kòng）加工技術。起落（luò）架構件材料利用率很低，機械加工工（gōng）作量（特（tè）別是（shì）數控加工）很大（dà），這對於大型飛機起落架中各類超大型結構件就更顯突出。如果不能實現高效數控加工，不僅帶來效率低下的問題，也（yě）將嚴重製約起落架交付進度。
（3）鈦合金零件磨削（xuē）工藝。通過磨削獲得優（yōu）良的加工表麵完（wán）整性，是保證（zhèng）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）工藝方法應用更少。另一（yī）方麵，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（yào）從磨削參（cān）數（shù）的選擇（zé）、磨削液的匹配以及砂輪的選用、過程控製等諸多方（fāng）麵進行優化，以（yǐ）切實提高鈦合金的磨削加工效率和磨削（xuē）質量。
3 提高表麵完（wán）整性控製技術
開（kāi）展高品質、長壽命起落架製造技術表麵完整性研究，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（zào）過程表麵完整性要求，是保證起落架高品質、長壽命的基（jī）礎。主要包括：
（1）鈦合金/超高（gāo）強度鋼加工表麵燒傷控製技術。以300M鋼熱處理後和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，對其切削刀具、切削力、切削（xuē）熱、冷卻條（tiáo）件（jiàn）等因素與表麵燒傷（shāng）的（de）變化之間的規律進行研（yán）究，並以切削表麵無燒傷作為主要約束條件選擇切削工具、優化切削參數。
（2）起（qǐ）落架新型鈦合金/超高強度鋼材料結構件表麵（miàn）強化研究。通過對超高強度鋼、鈦合金材料噴丸、擠壓（yā）強化與其疲勞壽命關係的研究，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丸強化情況，采（cǎi）用噴丸強化可降低疲勞壽命的（de）分散度（dù）1倍以上。
4 加強新型（xíng）表麵防護技術
新型高性能表麵防護工藝（yì）是保（bǎo）證現代大型飛（fēi）機起（qǐ）落架與機體同壽的重要技術手段，同時傳統的表麵處理技（jì）術往往有鍍層防護性能不高、具（jù）有潛在的（de）氫脆危險、汙染（rǎn）環境等弊端。因此，進行（háng）有關新型高性能表麵防護（hù）工藝研究******必要。其中包括：金屬陶（táo）瓷防（fáng）腐塗層（MCAC）塗敷，高速火焰噴塗（HVOF）工藝等。
作為300M鋼、鈦合金（jīn）材料零件鍍鉻的替代工藝，國（guó）際上已在廣泛開展HVOF塗層工藝（yì）的（de）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（luò）架生產交付（fù）方式上還應與國際接軌，堅持起落架專業化成品供應商的發展模式。目前國外起落架的（de）研製幾乎都由專（zhuān）業起落架製造公（gōng）司（sī）承擔，國（guó）際知名的專業起落架製造公司（sī）主要有Messier-Dowty公（gōng）司（歐洲）、Goodrich公司（美國）等（děng）。
（來源：作者|李銘 中航飛機（jī）起落架有限責任公司 ；轉載自 熱處理生態圈、機工機床世界）
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