飛機(jī)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(jī)遇與挑戰(zhàn)。其中，飛機(jī)起落架作為飛機(jī)安全起降的關(guān)鍵部件，其精密加工技術(shù)的提升對(duì)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(diǎn)探討飛機(jī)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(jī)起落架精密加工的重要性
飛機(jī)起落架是飛機(jī)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(jī)的正常運(yùn)營與乘客的生命安全。在飛機(jī)起落架的制造過程中，精密加工技術(shù)的運(yùn)用對(duì)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(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性等性能，從而確保飛機(jī)起降的安全與平穩(wěn)。
二、飛機(jī)起落架精密加工解決全案的實(shí)施
為了實(shí)現(xiàn)航空零部件性能與安全的齊飛，我們需要從多個(gè)方面入手，打造一套完整的飛機(jī)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(jī)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(shí)，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(jī)的安全起降提供有力保障。
表面強(qiáng)化技術(shù)
表面強(qiáng)化技術(shù)是提高飛機(jī)起落架性能的重要手段。通過表面強(qiáng)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(qiáng)化技術(shù)包括噴丸強(qiáng)化、激光強(qiáng)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(shí)現(xiàn)飛機(jī)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(jì)和優(yōu)化提供強(qiáng)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(xiàn)。未來，隨著新材料、新工藝和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，飛機(jī)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(jī)起落架」精密加工解決全案，實(shí)現(xiàn)航空零部件性能與安全齊飛
安全起航，精準(zhǔn)降落！跨越千里的飛行之旅，細(xì)看精密加工技術(shù)對(duì)起落架系統(tǒng)高效運(yùn)行和飛機(jī)整體安全的精密使命！
——PME觀點(diǎn)
飛機(jī)起落架
每一個(gè)零部件的精雕細(xì)琢
小小的起落架
承載著生命必須承受之重！
起落架與機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)、航電系統(tǒng)共同構(gòu)成現(xiàn)代飛機(jī)的四大主要系統(tǒng)。起落架又被稱為“生命的落腳點(diǎn)”或“飛機(jī)的腿腳”，它在飛機(jī)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(jī)總重量的3.5%-5.0%，占飛機(jī)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(qiáng)，是飛機(jī)機(jī)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(duì)每一個(gè)零件的精度和一致性有著嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。
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(shí)承受飛機(jī)的重量，需要一定的高精度和強(qiáng)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(jī)起落架的精密使命！
這些零部件多由難切削加工的超高強(qiáng)度鋼和鈦合金等先進(jìn)材料制成，具有熱性差、塑性小、化學(xué)活性高等特點(diǎn)，而且機(jī)械加工量大、材料利用率低，同時(shí)還要滿足高強(qiáng)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(duì)于飛機(jī)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(jī)的安全運(yùn)行，相關(guān)產(chǎn)商有時(shí)需要根據(jù)飛機(jī)的使用環(huán)境和特殊要求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，以滿足不同飛機(jī)的需求。近年來，隨著民用航空飛機(jī)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(jī)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(jī)C919項(xiàng)目中，公司負(fù)責(zé)提供關(guān)鍵的主起落架模型，這標(biāo)志著公司在高端民機(jī)起落架制造領(lǐng)域的進(jìn)一步突破，緊隨其在新型渦扇支線飛機(jī)ARJ21項(xiàng)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(jī)的起落架系統(tǒng)，為我國航空工業(yè)和飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵性技術(shù)突破
主起落架關(guān)鍵鍛件全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化！
2023年5月28日，國產(chǎn)大型客機(jī)C919成功完成首次商業(yè)飛行，這標(biāo)志著我國在高端制造業(yè)上取得了重要進(jìn)展。這款飛機(jī)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(shí)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(biāo)均符合中國民航局適航規(guī)章要求。然而，在航空制造市場(chǎng)迅速發(fā)展的背景下，我們?nèi)孕柽M(jìn)一步提升航空零部件技術(shù)水平。
飛機(jī)起落架是承受巨大力學(xué)負(fù)荷的關(guān)鍵組件，其精密加工技術(shù)對(duì)于確保整機(jī)性能和安全至關(guān)重要。隨著科技的進(jìn)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(jìn)的制造技術(shù)和材料科學(xué)成果，起落架的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)不斷優(yōu)化，能夠滿足日益嚴(yán)苛的航空標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營要求。
飛機(jī)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(jī)的飛機(jī)起落架為例，其制造周期通常需要六個(gè)月，并且所有金屬零件都需要經(jīng)過磨削來達(dá)到最佳表面狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，通常會(huì)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(dòng)的磨削裝備等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。
例如，C919飛機(jī)起落架的磨削裝備來源于達(dá)諾巴特集團(tuán)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(tái)移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，可進(jìn)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(jī)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(dá)諾巴特集團(tuán)
飛機(jī)起落架前、主起活塞桿、外筒、輪軸等零件均為細(xì)長筒形件，使用刀具切削加工會(huì)導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，同時(shí)刀桿剛性不足和刀具耐用度過低等問題會(huì)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(jī)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(duì)長徑比大于10的深孔孔系和精密淺孔進(jìn)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(zhǔn)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(jī)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(jī)械拋光等工藝可能會(huì)對(duì)零件表面造成損傷或破壞其精密尺寸。
這里重點(diǎn)一提，好優(yōu)利的倒角刀具在飛機(jī)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(dá)到高精度和高品質(zhì)的制造標(biāo)準(zhǔn)。
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(xiǎn)。同時(shí)，刀具還適用于倒角和锪沉孔操作，從而進(jìn)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(qiáng)度金屬材料（鋼、鈦、鋁合金等）來制造，還有很多飛機(jī)使用了先進(jìn)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(jī)和小型飛機(jī)的復(fù)合材料用量將達(dá)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(jī)主承力構(gòu)件，可在120℃下長期工作，已用于飛機(jī)起落架艙護(hù)板前蒙皮?！?br /> 相關(guān)技術(shù)詳解，請(qǐng)點(diǎn)擊??
復(fù)合材料在加工后往往會(huì)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(jìn)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(duì)復(fù)合材料制成的零部件進(jìn)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(duì)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(qǐng)關(guān)注“PME精密加工博覽會(huì)”！
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(huì)極大地縮短其壽命并增加維修費(fèi)用。因此，在起落架的制造和維修過程中，需要對(duì)減震支柱、轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)、收放裝置等構(gòu)件進(jìn)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(jī)起落架等精密部件時(shí)，存在將水壓入套筒和結(jié)合處的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)造成侵蝕或損傷。蒸汽清洗提供了一種更為精細(xì)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(duì)被清洗表面的油漬物顆進(jìn)行溶解，并將其汽化蒸發(fā)，能讓飽和蒸汽清洗過的表面達(dá)到超凈態(tài)。飽和蒸汽可以有效切入任何細(xì)小的孔洞和裂縫，剝離并去除其中的污漬和殘留物，同時(shí)，蒸汽的高溫特性還具備消毒作用，能夠殺滅細(xì)菌和其他微生物，確保零部件的衛(wèi)生安全。從而，能夠保護(hù)和延長飛機(jī)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(jìn)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(dòng)化解決方案，能夠輕松應(yīng)對(duì)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(xiàng)目包括噴射清洗、超聲波精密零件清洗、真空碳?xì)淝逑吹?，這些精心設(shè)計(jì)的服務(wù)能夠?yàn)楹娇展I(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(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)、減速機(jī)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(jìn)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(duì)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(jìn)行預(yù)處理或清除涂層，對(duì)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(hù)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(yàn)，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(gè)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(jìn)其系統(tǒng)，以滿足特定應(yīng)用的需求。其先進(jìn)的干冰清洗解決方案尤其適用于飛機(jī)起落架的維護(hù)，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(jìn)行定期維護(hù)，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(jī)制造公司也采用干冰清洗技術(shù)來清洗飛機(jī)起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)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(xiàng)技術(shù)不僅增強(qiáng)了部件的性能，還延長了其使用壽命。其次，在修復(fù)飛機(jī)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(fù)責(zé)了C919大型客機(jī)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(jìn)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(qiáng)度的不銹鋼涂層修復(fù)，進(jìn)一步增強(qiáng)了部件的耐用性。
對(duì)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(qiáng)了構(gòu)件的耐磨性和抗疲勞能力，還通過精細(xì)的工藝控制實(shí)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(jī)起落架3D打印制造技術(shù)（又稱為增材制造）在飛機(jī)起落架制造領(lǐng)域的應(yīng)用提供了顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，包括設(shè)計(jì)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(gè)組件成為一個(gè)單一部件，該技術(shù)實(shí)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(qiáng)了成品的耐腐蝕性和輕量化特性。在實(shí)際應(yīng)用中，殲-15艦載機(jī)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(qiáng)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(jī)，其巨大的外部尺寸達(dá)到12米，使其能夠?yàn)橹袊拿裼煤娇蘸蛙娪蔑w機(jī)項(xiàng)目制造大型且復(fù)雜的組件，如鈦合金機(jī)身骨架和高強(qiáng)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(hào)飛機(jī)起落架的關(guān)鍵部件，截至2014年，這些部件已在實(shí)際操作中經(jīng)歷了超過2000次起降測(cè)試，證明了其可靠性與耐用性。
此外，在C919大型客機(jī)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(jī)起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪葉片、中央翼緣條、艙門等復(fù)雜構(gòu)件以及機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)重量，為航空器的性能優(yōu)化提供了重要貢獻(xiàn)。
飛機(jī)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
