大型民用飛機起落架的發展現狀與未來趨勢

楊海天

摘 要：起落架是現今飛機上最重要的部分之一，因此，起落架的優劣直接關系到飛機的使用與安全。本文通過分析大型民用飛機起落架的發展現狀，了解了我國大型民用飛機起落架技術與國外先進技術的差距，對我國大型民用飛機的未來發展趨勢提出了一些理解與建議。

關鍵詞：大型民用飛機；起落架；發展趨勢

中圖分類號：TG1421 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0074-02

起落架是現今飛機上不可或缺的一個部分，是飛機起降滑行時支持機身和承受載荷的重要裝置。飛機在著陸時，起落架會吸收絕大部分沖擊，從而保障飛機的安全著陸。因此，起落架的優劣直接關系到飛機的使用與安全。而大型民用飛機相比于普通飛機起飛著陸質量十分巨大，工作環境更復雜，重要技術更繁多，這使得對起落架性能的考驗更為嚴峻。著眼于大型民用飛機，大眾和企業對大型民用飛機安全性和舒適度的要求愈發提高，起落架設計和制造的發展也變得尤為重要。

1 起落架當前發展情況

1.1 結構

隨著近代技術的發展，飛機飛行速度不斷提高，空氣阻力也隨之增大。為減小空氣阻力，人們便設計出了可收放的起落架。盡管可收放的起落架加大了飛機的重量，但從整體來說這大大促進了飛機飛行技術的提升。起落架收放結構的設置根據飛機總體布局的不同，有著各種不同的起落架收置方法。對于大型民用飛機來說，巨大的著陸質量使得跑道對飛機的支撐問題變得棘手。當前，大型民用飛機的起落架多采用多輪多支柱的布局形式。比如常見的波音747飛機的起落架，就由4個主起落架和一個雙輪支柱式前起落架組成。這種多輪多支柱的布局可將地面載荷分散，再傳遞到機體。該布局的緩沖系統相互連通，并能夠以一定的控制形式調節各個起落架的載荷大小，從而并降低了飛機著陸對跑道強度的要求。

另一方面，相較于波音747噸位稍小一些的民用飛機，例如波音777，采用的是普通三點式結構布局。該布局下，起落架支柱尺寸很大，主起落架為單支柱小車式多輪起落架?，F役飛機中最大的起落架就是波音777的主起落架，其長度達到3m以上。

總的來說，當前起落架結構的特點可總結為：結構布局復雜，且尺寸超大。

1.2 緩沖系統

緩沖系統設計是起落架設計最核心的部分之一?？紤]到大型民用飛機的巨大重量，以及內部乘客舒適度的要求，需要更加嚴格的控制起落架各個運行狀態下的載荷。因而緩沖系統設計中的研究重點為提高和優化緩沖性能。同時，也需要研究和掌握地面載荷確定技術，從而更好的分配載荷。

1.3 材料

考慮到起落架所需要承載的巨大荷載，起落架材料應具有高強度、高剛性和高韌性的特點。目前，世界上大多數飛機起落架，采用的是超高強度鋼來進行制造，例如法國的35NCD16，美國的300M鋼等。

當前所有起落架所用的超強度鋼中，強度水平最高、聲譽最佳的為美國的300M鋼。該鋼為美國國際鎳公司于20世紀50年代初發展起來的。用其制造起落架不但結構尺寸較小，而且可以擁有與壽命長達數萬小時的民用飛機機體同樣長的使用壽命。該材料擁有強度高、韌性好、抗疲勞性優良、橫向塑性高等諸多優點，目前已成為美國飛機起落架最廣泛使用的材料。

無疑，300M鋼起落架經過幾十年的發展，零件加工技術已較為成熟，但針對大型飛機起落架零件規格超大的實際情況，依然還有一些關鍵技術的問題需要解決。這些問題主要表現在大規格的鍛造技術上。因此，目前300M鋼的研究方向主要為如何在節約成本的前提下，保質保量的完成起落架大型零件的鍛造。

1.4 經濟性

大型民用飛機造價高昂，因此必須在保障安全舒適的前提下，兼顧經濟性。目前，在進行大型民機起落架設計時，一般從降低維護的費用以及采用先進設計手段等方面提高飛機的經濟性。

當前降低飛機的維護費用有兩個主要方向，一是改進維修性設計，另一方面是改進保障性設計。起落架的全周期使用維修費用，在大型民用飛機的日常維護中占到不可忽視的比重，直接影響該機型在市場上的競爭力。近年來，維修技術的發展方向主要為著重于可持續發展的綠色維修和強調無維修工作期設計的維修技術。保障性技術的研究發展方向則是飛機結構健康的監控和綜合檢測判斷。

1.5 環境保護

大型民用飛機的環境保護主要體現在降噪處理上。考慮到民用機場的噪聲等級限制，近幾年各國對于機場噪聲的控制越來越重視。對于大型民用飛機來說，在飛機引擎未打開前，起落架系統造成的噪聲可以占到總噪聲比重的25%左右。當前，降低噪聲的研究方向很多，如調整起落架外形使其更符合流線型，為噪聲較大的管道裝上罩殼之類的方法。我國目前在起落架降噪方面，尚處于研究初期，待突破的技術關鍵較多，如起落架結構細節的降噪處理以及起落架結構外形對噪聲的影響控制等技術問題。

2 國內外技術差距

如前文所述，當前國外大型民用飛機多采用多輪多支柱起落架，但我國采用多輪多支柱起落架的大型民機還寥寥無幾，我國的多輪多支柱起落架技術還處于發展探索的階段。且各國對于多輪多支柱起落架的研究程度各不相同，并不能給我國研究部門一個可供參考的路線，我國仍需在結構設計技術等方面的關鍵技術做出突破。

我國裝備制造業快速發展，但關鍵構件的壽命短，可靠性差且重量大。這也是制約我國大型民用飛機起落架發展的主要問題。材料是我國飛機起落架技術發展的關鍵一步，有了良好的制造材料也就奠定了大型民用飛機起落架發展的基礎。當前國外先進民用飛機的起落架設計使用壽命平均在6萬次起落，而我國多數民用起落架設計使用壽命在3萬次左右，與國外還有較大差距。造成這種情況的原因主要就是材料和生產技術上的不足。近幾年隨著我國對于300M鋼的仿制工藝逐漸提升，我國的起落架壽命也在逐漸延長。

由于二戰后我國飛機研制的滯后，設計研發能力也有所缺陷，這也難以滿足發展飛機起落架的要求?？傮w看來，比起在航空方面不斷發展的國家，我國在起落架技術上差距還存在于以下幾個方面。

（1）我國對于起落架的研制力量不夠集中，專業化程度不夠。

（2）部件的疲勞，壽命不足，起落架部件的材料和生產工藝不足。

（3）技術儲存不足，數據庫不豐富，對高技術研究了解較少，產品研制周期長。

（4）我國產業界過分尋求見效快而不注重質量，過分依賴引進技術，缺乏創新。這使得我國的起落架技術始終落后于人。

3 發展趨勢

從前文敘述可以看出，我國目前和國外大型民用飛機起落架的制造差距主要體現在結構布局，材料，生產工藝以及經驗儲備上。

首先從結構布局設計上看，目前我國相關設計規范十分不完善，應優先考慮完善相關設計規范。唯有規范完善了，方能使該方向的設計行業走上健全完善的，受嚴格監管的發展道路。另一方面，材料和生產工藝則主要從學習國外技術，改善材料性能以及改進整體鍛件加工能力上著手。

近年來，我國熱處理廠數量猛增，熱處理產業界呈現一片繁華的景象。然而，大部分熱處理廠的技術力量薄弱，設備落后，產品不能滿足市場需求。同時，市場的惡性競爭更加加重了粗制濫造的情況，這使得國內熱處理廠根本無法滿足航空工業起落架制造的要求，嚴重影響了我國起落架的發展。我國應給高端裝備制造業給予足夠的重視，提供更加良好的管理與制度。促進大型民用飛機起落架制造業達到真正質的改變。

現階段，我國對于大型民用飛機起落架的研發存在著過分引進和依賴國外技術的情況，且我國尚無大型民用機起落架自主設計的相關經驗。針對大型民用機起落架設計技術需考慮的特點，我國應采取引進與自主創新并重的發展思路，做到突破大型民用機起落架各個關鍵技術，從而提高我國大型民用飛機落架的設計能力，最終形成具有自主知識產權的設計技術。

參考文獻

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