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承受巨大的载荷,飞机起落架的材料到底有什么不同?

发布时间:2018-01-23 18:41浏览次数:100Tags:智能制造IM

导读

起落架是飞机的关键部件,是唯一一种支撑整架飞机重量的部件,是飞机上的关键受力部件。正因为起落架的特殊性,在材料的选择上有着特殊要求。那么起落架的这几个“特”你知道吗?

/微信@大飞机

美国300M钢一马当先

为了保证起落架能够承受巨大的载荷,同时满足长期使用的要求,材料应具有很高的强度、刚性和良好的韧性。目前,国外应用比较广泛的起落架用材,为低合金超高强度钢。其中,美国的300M钢是当今世界上强度最高、综合性能最好的飞机起落架用钢。

300M钢的强度级别在1900MPa〜2100MPa,相当于20000个大气压,1952年由美国国际镍公司研发成功,1964年开始用于制造C-5A大型军用运输机起落架。300M钢最大的优点是强度高、韧性好、疲劳性能优良、抗腐蚀性能强,是制造商首选的钢材,美国90%以上的军民用飞机起落架都用300M钢制造。

我国40铬钢应运而生

在我国航空工业发展过程中,先后研发出三种主要低合金超高强度钢。30铬钢是我国早期航空工业用低合金超高强度钢,主要用于起落架等重要承力构件的制造,目前仍有应用。GC-4钢的抗拉强度达到1900MPa,一度用在歼八和强五飞机上,但由于冶金质量等原因,逐渐退出在起落架上的应用。20世纪80年代,我国成功研制出40铬钢,与美国的300M钢性能相当,广泛用于飞机起落架和抗疲劳螺栓等关键零件的制造。

飞机轮胎的双重能力

轮胎是飞机与跑道直接接触的唯一部件,它既要承受整架飞机的载荷,又要传递机轮的刹车力矩。

随着飞机飞行速度和起飞重量的不断提高,飞机的滑跑速度相应提高,因此飞机轮胎必须特别能抗冲击、耐高温,能够经受飞机高速起飞产生的强大离心力和着陆接地瞬间的巨大冲击力。

以波音777飞机为例,起飞总重300多吨,平均每个轮胎要承受近25吨的重量。在高空飞行时,要经受零下50度的低温,到着陆减速刹车时,又要经受150度的高温。因此,飞机轮胎必须同时具备赛车轮胎的速度能力和巨型工程机械轮胎的负荷能力。

进入子午胎新时代

目前,飞机轮胎分为斜交胎和子午胎两种。1983年以前,飞机轮胎为斜交胎。1983年5月,米其林和固特异在巴黎航空博览会上推出子午胎。此后,子午胎成为主流。

斜交胎的骨架结构是由多层帘布叠合而成的,每层帘布都与胎面中线呈一定角度,层与层之间交叉排列。斜交胎有三种:低压轮胎、超高压轮胎和超高压低断面轮胎。老式飞机的起落架没有缓冲装置,为了减缓冲击,往往采用外径和宽度较大的低压轮胎。目前,轻型飞机、直升机和在低强度跑道上起降的飞机仍然使用这种轮胎。

子午胎的骨架结构由性能相异的两部分组成:胎体帘布和带束层。胎体帘布由一个胎圈延伸到另一个胎圈,与胎面中心线大体成垂直排列。带束层位于胎体帘布之上,是由刚性很好的材料(锦纶、芳纶或混杂纤维帘线)制造而成的几乎不能伸张的环形带。

子午线轮胎就是依靠带束层来承受压力和着陆带来的冲击力。与斜交胎相比,子午胎更耐磨,起落次数多50%〜100%;重量小5%〜25%。例如,空客A380改用子午线轮胎后,总重量减少360公斤,轮胎的抗刺扎、抗切割、防爆破性能更好。

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