飛機起落架精密加工解決全案：航空零部件性能與安全齊飛，共創(chuàng)航空工業(yè)新篇章！
隨著科技的飛速發(fā)展，航空工業(yè)也迎來了前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。其中，飛機起落架作為飛機安全起降的關(guān)鍵部件，其精密加工技術(shù)的提升對于提高航空零部件性能與安全具有至關(guān)重要的作用。本文將重點探討飛機起落架精密加工解決全案，以期為航空工業(yè)的發(fā)展提供有益的參考。
一、飛機起落架精密加工的重要性
飛機起落架是飛機起降過程中的重要支撐部件，其性能與安全直接關(guān)系到飛機的正常運營與乘客的生命安全。在飛機起落架的制造過程中，精密加工技術(shù)的運用對于提高起落架的性能與安全性具有決定性的作用。通過精密加工，可以有效降低起落架的重量，提高其強度、韌性和耐腐蝕性等性能，從而確保飛機起降的安全與平穩(wěn)。
二、飛機起落架精密加工解決全案的實施
為了實現(xiàn)航空零部件性能與安全的齊飛，我們需要從多個方面入手，打造一套完整的飛機起落架精密加工解決全案。
精密鑄造技術(shù)
精密鑄造技術(shù)是制造飛機起落架的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過精密鑄造，可以將起落架的復(fù)雜結(jié)構(gòu)完整地呈現(xiàn)出來，避免了傳統(tǒng)加工方法的局限性和誤差。同時，精密鑄造技術(shù)還可以有效提高起落架的韌性和耐腐蝕性，為飛機的安全起降提供有力保障。
表面強化技術(shù)
表面強化技術(shù)是提高飛機起落架性能的重要手段。通過表面強化處理，可以顯著提高起落架的耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能，從而延長起落架的使用壽命。目前常用的表面強化技術(shù)包括噴丸強化、激光強化和離子注入等。
數(shù)字化加工技術(shù)
數(shù)字化加工技術(shù)是現(xiàn)代制造行業(yè)的重要發(fā)展方向。通過引入數(shù)字化加工技術(shù)，可以實現(xiàn)飛機起落架的精確制造和快速原型制造，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)字化加工技術(shù)還可以為起落架的設(shè)計和優(yōu)化提供強有力的支持，為航空工業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入新的活力。
三、結(jié)論與展望
隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，飛機起落架精密加工解決全案的應(yīng)用將越來越廣泛。通過精密鑄造、表面強化和數(shù)字化加工等技術(shù)的應(yīng)用，我們可以有效提高飛機起落架的性能與安全性，為航空工業(yè)的發(fā)展做出重要貢獻。未來，隨著新材料、新工藝和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，飛機起落架精密加工將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。我們相信，在全體航空工業(yè)從業(yè)者的共同努力下，航空工業(yè)必將迎來更加輝煌的明天！
「飛機起落架」精密加工解決全案，實現(xiàn)航空零部件性能與安全齊飛
安全起航，精準降落！跨越千里的飛行之旅，細看精密加工技術(shù)對起落架系統(tǒng)高效運行和飛機整體安全的精密使命！
——PME觀點
飛機起落架
每一個零部件的精雕細琢
小小的起落架
承載著生命必須承受之重！
起落架與機體、發(fā)動機、航電系統(tǒng)共同構(gòu)成現(xiàn)代飛機的四大主要系統(tǒng)。起落架又被稱為“生命的落腳點”或“飛機的腿腳”，它在飛機起飛、著陸、地面滑行和停放過程中起著至關(guān)重要的承力作用。
起落架分為主起落架和前起落架，重量約占飛機總重量的3.5%-5.0%，占飛機結(jié)構(gòu)重量約10%-15%。起落架的制造工序復(fù)雜且專業(yè)性強，是飛機機載系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的構(gòu)件之一，涉及到上千種零件，且對每一個零件的精度和一致性有著嚴苛的標準。
例如，起落架關(guān)鍵零部件包括主支柱、扭矩連桿、深孔加工的前/主起活塞桿、外筒和輪軸等。其中，主支柱需要在著陸時承受飛機的重量，需要一定的高精度和強度；扭矩連桿則用于防止起落架旋轉(zhuǎn)而提供必要的靈活性。
航空領(lǐng)域的隱形英雄
飛機起落架的精密使命！
這些零部件多由難切削加工的超高強度鋼和鈦合金等先進材料制成，具有熱性差、塑性小、化學(xué)活性高等特點，而且機械加工量大、材料利用率低，同時還要滿足高強度、高韌性、耐腐蝕、抗疲勞等要求。
因此，起落架的技術(shù)水平和零部件可靠性對于飛機整體的性能和使用至關(guān)重要。為了加工這些精密零件，確保飛機的安全運行，相關(guān)產(chǎn)商有時需要根據(jù)飛機的使用環(huán)境和特殊要求進行定制化設(shè)計，以滿足不同飛機的需求。近年來，隨著民用航空飛機持續(xù)上漲的應(yīng)用需求，相應(yīng)的航空精密零部件制造企業(yè)也得到了快速發(fā)展。
值得一提的是，中航飛機起落架有限責(zé)任公司在航空領(lǐng)域取得了顯著成就，特別是在國產(chǎn)大型客機C919項目中，公司負責(zé)提供關(guān)鍵的主起落架模型，這標志著公司在高端民機起落架制造領(lǐng)域的進一步突破，緊隨其在新型渦扇支線飛機ARJ21項目起落架批量交付后的又一重要里程碑。此外，中航（航空工業(yè)起落架）還成功自研并集成交付了AG600大型滅火/水上救援兩棲飛機的起落架系統(tǒng)，為我國航空工業(yè)和飛機起落架設(shè)計與制造領(lǐng)域做出了重要貢獻。
關(guān)鍵性技術(shù)突破
主起落架關(guān)鍵鍛件全部實現(xiàn)國產(chǎn)化！
2023年5月28日，國產(chǎn)大型客機C919成功完成首次商業(yè)飛行，這標志著我國在高端制造業(yè)上取得了重要進展。這款飛機的百余零部件都由國內(nèi)生產(chǎn)制造，國產(chǎn)化率約為50%-60%。
并且C919已實現(xiàn)主起落架關(guān)鍵鍛件的全部國產(chǎn)化，主起落架外形輪廓、尺寸、重量數(shù)據(jù)等技術(shù)指標均符合中國民航局適航規(guī)章要求。然而，在航空制造市場迅速發(fā)展的背景下，我們?nèi)孕柽M一步提升航空零部件技術(shù)水平。
飛機起落架是承受巨大力學(xué)負荷的關(guān)鍵組件，其精密加工技術(shù)對于確保整機性能和安全至關(guān)重要。隨著科技的進步，新材料和新工藝的廣泛應(yīng)用在提升起落架的性能和可靠性方面起到了顯著作用。
通過采用先進的制造技術(shù)和材料科學(xué)成果，起落架的設(shè)計和生產(chǎn)不斷優(yōu)化，能夠滿足日益嚴苛的航空標準和運營要求。
飛機起落架關(guān)鍵零部件
精密加工技術(shù)解決方案
精密磨削技術(shù)解決方案
在航空航天制造領(lǐng)域，制造技術(shù)正朝著高性能、精密化和數(shù)字化等方向發(fā)展。以大型客機的飛機起落架為例，其制造周期通常需要六個月，并且所有金屬零件都需要經(jīng)過磨削來達到最佳表面狀態(tài)。為了實現(xiàn)這一目標，通常會使用數(shù)控內(nèi)外圓復(fù)合磨床、數(shù)控精密磨削或多軸聯(lián)動的磨削裝備等先進設(shè)備和技術(shù)。
例如，C919飛機起落架的磨削裝備來源于達諾巴特集團的DANOBAT馬鞍磨床DANUNI。該磨床集成了起落架工件內(nèi)外磨削功能，采用工作臺移動式結(jié)構(gòu)，可進行內(nèi)圓磨削、外圓磨削、拋光磨削、螺紋車削和臥式車削等多種加工方式，并支持剛玉砂輪、CBN砂輪和金剛石砂輪的使用。該磨床可以用于精密磨削各種飛機起落架的外圓和內(nèi)孔，包括復(fù)雜形狀活塞的內(nèi)孔和外圓。
DGC達諾巴特集團
飛機起落架前、主起活塞桿、外筒、輪軸等零件均為細長筒形件，使用刀具切削加工會導(dǎo)致磨損嚴重，同時刀桿剛性不足和刀具耐用度過低等問題會影響零件加工的表面粗糙度和尺寸精度。因此，深孔加工技術(shù)為飛機起落架的制造提供了重要的技術(shù)支持。
深孔加工技術(shù)主要依靠特定的鉆削技術(shù)，對長徑比大于10的深孔孔系和精密淺孔進行鉆削加工。通常需要使用專用的深孔鉆床，通過一次走刀便可獲得理想的加工效果，如零件表面的光潔度、尺度精度和孔位置的準確性。在起落架制造過程中，可以采用專用數(shù)控加工設(shè)備來滿足具體的需求。
去毛刺技術(shù)解決方案
隨著飛機起落架零件結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，加上難以加工的材料屬性，去毛刺技術(shù)已成為不可或缺的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的噴砂、機械拋光等工藝可能會對零件表面造成損傷或破壞其精密尺寸。
這里重點一提，好優(yōu)利的倒角刀具在飛機起落架零部件去毛刺環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，其精密刀具專門用于執(zhí)行孔口正反面去毛刺和倒角等多種加工任務(wù)，以達到高精度和高品質(zhì)的制造標準。
例如，在去除孔口毛刺的過程中，其刀具能夠一次性完成正反兩面的處理，確保毛刺被徹底消除，避免潛在的故障風(fēng)險。同時，刀具還適用于倒角和锪沉孔操作，從而進一步提升起落架組件之間的配合精度和長期耐用性。
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好優(yōu)利精密刀具
起落架零部件除了使用高強度金屬材料（鋼、鈦、鋁合金等）來制造，還有很多飛機使用了先進復(fù)合材料。隨著復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，直升機和小型飛機的復(fù)合材料用量將達到70%-80%左右。
例如，“由北京航空材料研究院研制的PEEK/AS4C熱塑性樹脂單向碳纖維預(yù)浸料及其復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗斷裂韌性、耐水性、抗老化性、阻燃性和抗疲勞性能，適合制造飛機主承力構(gòu)件，可在120℃下長期工作，已用于飛機起落架艙護板前蒙皮?！?br /> 相關(guān)技術(shù)詳解，請點擊??
復(fù)合材料在加工后往往會留下薄如羽毛的毛刺，很難在兼顧零件表面清潔度和尺寸的情況下進行去除。一種有效的方法是電解去毛刺技術(shù)，該技術(shù)利用電化學(xué)反應(yīng)原理，對復(fù)合材料制成的零部件進行去毛刺處理。這種方法不僅可以有效去除毛刺，還能提高零件的表面質(zhì)量，有利于延長零部件的使用壽命。
然而，需要注意的是，電解去毛刺技術(shù)的應(yīng)用也并非沒有缺陷，對于形狀復(fù)雜、由多種材料制作而成的零件，可能需要更為特殊的去毛刺方法。??更多相關(guān)技術(shù)及設(shè)備詳解，敬請關(guān)注“PME精密加工博覽會”！
工業(yè)清洗技術(shù)解決方案
起落架表面的結(jié)構(gòu)和材料容易受到腐蝕和壓力損傷，這會極大地縮短其壽命并增加維修費用。因此，在起落架的制造和維修過程中，需要對減震支柱、轉(zhuǎn)彎機構(gòu)、收放裝置等構(gòu)件進行清洗，以去除污垢和殘留物。傳統(tǒng)的水壓清洗在應(yīng)用于飛機起落架等精密部件時，存在將水壓入套筒和結(jié)合處的風(fēng)險，可能會造成侵蝕或損傷。蒸汽清洗提供了一種更為精細和安全的清洗方式，尤其適合用于去除金屬表面的油脂和殘留物。
蒸汽清洗的工作原理是利用高溫高壓的飽和蒸汽，對被清洗表面的油漬物顆進行溶解，并將其汽化蒸發(fā)，能讓飽和蒸汽清洗過的表面達到超凈態(tài)。飽和蒸汽可以有效切入任何細小的孔洞和裂縫，剝離并去除其中的污漬和殘留物，同時，蒸汽的高溫特性還具備消毒作用，能夠殺滅細菌和其他微生物，確保零部件的衛(wèi)生安全。從而，能夠保護和延長飛機起落架等關(guān)鍵零部件的使用壽命。
圖源?？丝屏諩COCLEAN官網(wǎng)
Ecoclean可以為航空航天領(lǐng)域提供先進的蒸汽清洗產(chǎn)品和技術(shù)，并致力于全球范圍內(nèi)的工業(yè)零件清洗、表面處理以及定制化自動化解決方案，能夠輕松應(yīng)對包括油脂、硅酸鹽殘留物、毛刺和金屬切屑等在內(nèi)的各類復(fù)雜污染挑戰(zhàn)。此外，Ecoclean的服務(wù)項目包括噴射清洗、超聲波精密零件清洗、真空碳氫清洗等，這些精心設(shè)計的服務(wù)能夠為航空工業(yè)的關(guān)鍵部件提供專業(yè)的清洗解決方案，涵蓋起落架組件、發(fā)動機、渦輪機、減速機和齒輪等重要零件。
公司開發(fā)的EcoCsteam技術(shù)采用飽和水蒸汽進行清潔，能夠迅速且徹底地清除表面上的各種污垢，而無需使用化學(xué)洗滌劑。這種環(huán)保且高效的清洗方法不僅確保了清洗效果，而且對于航空領(lǐng)域的高安全性要求來說至關(guān)重要。
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而干冰清洗技術(shù)可以用于起落架的輪倉區(qū)等其他工業(yè)材料表面的油污、切屑粉末、毛刺、鑄沙、焊渣等雜質(zhì)清洗。該技術(shù)利用高速噴射干冰顆粒到被清洗物體表面進行預(yù)處理或清除涂層，對工件表面幾乎沒有任何傷害，且不使用腐蝕性化學(xué)品，屬于綠色環(huán)保、零污染、零排放的清洗方式。此外，起落架系統(tǒng)可以在無需拆卸的情況下完成快速清潔，并且避免傳統(tǒng)清洗方式中涉及到的電氣問題，該技術(shù)也可以用于維護航空其他零部件。
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ICS公司是工業(yè)清潔系統(tǒng)的領(lǐng)先制造商和供應(yīng)商，專門從事基于干冰噴射技術(shù)的復(fù)雜創(chuàng)新設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。憑借其在干冰清洗領(lǐng)域的20多年經(jīng)驗，該公司的技術(shù)和設(shè)備因其卓越的效率和安全性在包括航空航天在內(nèi)的多個行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
ICS公司致力于不斷創(chuàng)新和改進其系統(tǒng)，以滿足特定應(yīng)用的需求。其先進的干冰清洗解決方案尤其適用于飛機起落架的維護，例如輪倉區(qū)的維修清洗以及去除起落架上的油污等。通過使用ICS的干冰噴射技術(shù)，航空公司能夠有效地進行定期維護，確保起落架的性能并延長其使用壽命。此外，美國波音公司、麥道飛機制造公司也采用干冰清洗技術(shù)來清洗飛機起落架、發(fā)動機、飛機表面油漆等。
表面處理技術(shù)解決方案
熱噴涂技術(shù)在起落架零部件的精密加工中扮演著關(guān)鍵角色，它通過使用電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等熱源，將金屬或非金屬的粉末或絲材加熱至熔融或半熔融狀態(tài)。然后，利用焰流或壓縮空氣將這些材料以高速噴射到經(jīng)過預(yù)處理的基體表面，形成具有特定功能的涂層。
這項技術(shù)不僅增強了部件的性能，還延長了其使用壽命。其次，在修復(fù)飛機起落架零部件的表面損傷和裂紋方面也具有顯著效果，能夠提升涂層的結(jié)合力和耐磨性。
中國航發(fā)北京航空材料研究院負責(zé)了C919大型客機材料的部分研發(fā)和應(yīng)用研究工作，包括主起落架活塞桿模鍛件的試制與交付。該研究院開發(fā)的熱噴涂耐磨涂層有效克服了鈦合金耐磨性不足的技術(shù)挑戰(zhàn)，確保了部件的性能和安全性。此外，研究院還開發(fā)了多種先進的噴涂技術(shù)，這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)超厚且高結(jié)合強度的不銹鋼涂層修復(fù)，進一步增強了部件的耐用性。
對于起落架的大型主承力構(gòu)件，表面熱處理可以通過精確控制工件表層的加熱和冷卻過程，從而改變材料表層的組織結(jié)構(gòu)提高其性能。這種處理方法不僅增強了構(gòu)件的耐磨性和抗疲勞能力，還通過精細的工藝控制實現(xiàn)了增脫碳和變形的有效管理，確保了構(gòu)件尺寸和形狀的精確度以及承載能力的可靠性。
增材制造技術(shù)解決方案
飛機起落架3D打印制造技術(shù)（又稱為增材制造）在飛機起落架制造領(lǐng)域的應(yīng)用提供了顯著的技術(shù)優(yōu)勢，包括設(shè)計靈活性、材料制造效率和生產(chǎn)流程的優(yōu)化等。通過整合多個組件成為一個單一部件，該技術(shù)實現(xiàn)了減材制造，并大大縮短了生產(chǎn)周期，從而提升了整體生產(chǎn)效率。
此外，3D打印允許使用如鈦合金這樣的高性能材料，增強了成品的耐腐蝕性和輕量化特性。在實際應(yīng)用中，殲-15艦載機前起落架的主承力結(jié)構(gòu)就是采用國內(nèi)3D打印設(shè)備和高強度鈦合金粉末制造的。
北京航空航天大學(xué)擁有目前國內(nèi)最大的金屬3D打印機，其巨大的外部尺寸達到12米，使其能夠為中國的民用航空和軍用飛機項目制造大型且復(fù)雜的組件，如鈦合金機身骨架和高強度鋼制起落架。自2006年以來，北航就開始采用激光能量沉積技術(shù)生產(chǎn)某型號飛機起落架的關(guān)鍵部件，截至2014年，這些部件已在實際操作中經(jīng)歷了超過2000次起降測試，證明了其可靠性與耐用性。
此外，在C919大型客機的研發(fā)和制造過程中，3D打印技術(shù)已被成功應(yīng)用于生產(chǎn)鈦合金零件，涵蓋了飛機起落架、發(fā)動機葉輪葉片、中央翼緣條、艙門等復(fù)雜構(gòu)件以及機頭主風(fēng)擋窗框等關(guān)鍵部位。這一技術(shù)的應(yīng)用顯著減輕了飛機的結(jié)構(gòu)重量，為航空器的性能優(yōu)化提供了重要貢獻。
飛機起落架精密加工解決全案：航空零部件性能與安全齊飛，共創(chuàng)航空工業(yè)新篇章！
02-01-2024
