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飞机起落架精密加工解决全案:航空零部件性能与安全齐飞,共创航空工业新篇章!
02-01-2024
  飞机起落架精密加工解决全案:航空零部件性能与安全齐飞,共创航空工业新篇章!
  随着科技的飞速发展,航空工业也迎来了前所未有的机遇与挑战。其中,飞机起落架作为飞机安全起降的关键部件,其精密加工技术的提升对于提高航空零部件性能与安全具有至关重要的作用。本文将重点探讨飞机起落架精密加工解决全案,以期为航空工业的发展提供有益的参考。
  一、飞机起落架精密加工的重要性
  飞机起落架是飞机起降过程中的重要支撑部件,其性能与安全直接关系到飞机的正常运营与乘客的生命安全。在飞机起落架的制造过程中,精密加工技术的运用对于提高起落架的性能与安全性具有决定性的作用。通过精密加工,可以有效降低起落架的重量,提高其强度、韧性和耐腐蚀性等性能,从而确保飞机起降的安全与平稳。
  二、飞机起落架精密加工解决全案的实施
  为了实现航空零部件性能与安全的齐飞,我们需要从多个方面入手,打造一套完整的飞机起落架精密加工解决全案。
  精密铸造技术
  精密铸造技术是制造飞机起落架的关键技术之一。通过精密铸造,可以将起落架的复杂结构完整地呈现出来,避免了传统加工方法的局限性和误差。同时,精密铸造技术还可以有效提高起落架的韧性和耐腐蚀性,为飞机的安全起降提供有力保障。
  表面强化技术
  表面强化技术是提高飞机起落架性能的重要手段。通过表面强化处理,可以显著提高起落架的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能,从而延长起落架的使用寿命。目前常用的表面强化技术包括喷丸强化、激光强化和离子注入等。
  数字化加工技术
  数字化加工技术是现代制造行业的重要发展方向。通过引入数字化加工技术,可以实现飞机起落架的精确制造和快速原型制造,提高生产效率和产品质量。数字化加工技术还可以为起落架的设计和优化提供强有力的支持,为航空工业的创新发展注入新的活力。
  三、结论与展望
  随着航空工业的不断发展,飞机起落架精密加工解决全案的应用将越来越广泛。通过精密铸造、表面强化和数字化加工等技术的应用,我们可以有效提高飞机起落架的性能与安全性,为航空工业的发展做出重要贡献。未来,随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现,飞机起落架精密加工将迎来更加广阔的发展空间。我们相信,在全体航空工业从业者的共同努力下,航空工业必将迎来更加辉煌的明天!
  「飞机起落架」精密加工解决全案,实现航空零部件性能与安全齐飞
  安全起航,精准降落!跨越千里的飞行之旅,细看精密加工技术对起落架系统高效运行和飞机整体安全的精密使命!
  ——PME观点
  飞机起落架
  每一个零部件的精雕细琢
  小小的起落架
  承载着生命必须承受之重!
  起落架与机体、发动机、航电系统共同构成现代飞机的四大主要系统。起落架又被称为“生命的落脚点”或“飞机的腿脚”,它在飞机起飞、着陆、地面滑行和停放过程中起着至关重要的承力作用。
  起落架分为主起落架和前起落架,重量约占飞机总重量的3.5%-5.0%,占飞机结构重量约10%-15%。起落架的制造工序复杂且专业性强,是飞机机载系统中结构最复杂的构件之一,涉及到上千种零件,且对每一个零件的精度和一致性有着严苛的标准。
  例如,起落架关键零部件包括主支柱、扭矩连杆、深孔加工的前/主起活塞杆、外筒和轮轴等。其中,主支柱需要在着陆时承受飞机的重量,需要一定的高精度和强度;扭矩连杆则用于防止起落架旋转而提供必要的灵活性。
  航空领域的隐形英雄
  飞机起落架的精密使命!
  这些零部件多由难切削加工的超高强度钢和钛合金等先进材料制成,具有热性差、塑性小、化学活性高等特点,而且机械加工量大、材料利用率低,同时还要满足高强度、高韧性、耐腐蚀、抗疲劳等要求。
  因此,起落架的技术水平和零部件可靠性对于飞机整体的性能和使用至关重要。为了加工这些精密零件,确保飞机的安全运行,相关产商有时需要根据飞机的使用环境和特殊要求进行定制化设计,以满足不同飞机的需求。近年来,随着民用航空飞机持续上涨的应用需求,相应的航空精密零部件制造企业也得到了快速发展。
  值得一提的是,中航飞机起落架有限责任公司在航空领域取得了显著成就,特别是在国产大型客机C919项目中,公司负责提供关键的主起落架模型,这标志着公司在高端民机起落架制造领域的进一步突破,紧随其在新型涡扇支线飞机ARJ21项目起落架批量交付后的又一重要里程碑。此外,中航(航空工业起落架)还成功自研并集成交付了AG600大型灭火/水上救援两栖飞机的起落架系统,为我国航空工业和飞机起落架设计与制造领域做出了重要贡献。
  关键性技术突破
  主起落架关键锻件全部实现国产化!
  2023年5月28日,国产大型客机C919成功完成首次商业飞行,这标志着我国在高端制造业上取得了重要进展。这款飞机的百余零部件都由国内生产制造,国产化率约为50%-60%。
  并且C919已实现主起落架关键锻件的全部国产化,主起落架外形轮廓、尺寸、重量数据等技术指标均符合中国民航局适航规章要求。然而,在航空制造市场迅速发展的背景下,我们仍需进一步提升航空零部件技术水平。
  飞机起落架是承受巨大力学负荷的关键组件,其精密加工技术对于确保整机性能和安全至关重要。随着科技的进步,新材料和新工艺的广泛应用在提升起落架的性能和可靠性方面起到了显著作用。
  通过采用先进的制造技术和材料科学成果,起落架的设计和生产不断优化,能够满足日益严苛的航空标准和运营要求。
  飞机起落架关键零部件
  精密加工技术解决方案
  精密磨削技术解决方案
  在航空航天制造领域,制造技术正朝着高性能、精密化和数字化等方向发展。以大型客机的飞机起落架为例,其制造周期通常需要六个月,并且所有金属零件都需要经过磨削来达到最佳表面状态。为了实现这一目标,通常会使用数控内外圆复合磨床、数控精密磨削或多轴联动的磨削装备等先进设备和技术。
  例如,C919飞机起落架的磨削装备来源于达诺巴特集团的DANOBAT马鞍磨床DANUNI。该磨床集成了起落架工件内外磨削功能,采用工作台移动式结构,可进行内圆磨削、外圆磨削、抛光磨削、螺纹车削和卧式车削等多种加工方式,并支持刚玉砂轮、CBN砂轮和金刚石砂轮的使用。该磨床可以用于精密磨削各种飞机起落架的外圆和内孔,包括复杂形状活塞的内孔和外圆。
  DGC达诺巴特集团
  飞机起落架前、主起活塞杆、外筒、轮轴等零件均为细长筒形件,使用刀具切削加工会导致磨损严重,同时刀杆刚性不足和刀具耐用度过低等问题会影响零件加工的表面粗糙度和尺寸精度。因此,深孔加工技术为飞机起落架的制造提供了重要的技术支持。
  深孔加工技术主要依靠特定的钻削技术,对长径比大于10的深孔孔系和精密浅孔进行钻削加工。通常需要使用专用的深孔钻床,通过一次走刀便可获得理想的加工效果,如零件表面的光洁度、尺度精度和孔位置的准确性。在起落架制造过程中,可以采用专用数控加工设备来满足具体的需求。
  去毛刺技术解决方案
  随着飞机起落架零件结构日益复杂,加上难以加工的材料属性,去毛刺技术已成为不可或缺的重要环节。传统的喷砂、机械抛光等工艺可能会对零件表面造成损伤或破坏其精密尺寸。
  这里重点一提,好优利的倒角刀具在飞机起落架零部件去毛刺环节中的应用,其精密刀具专门用于执行孔口正反面去毛刺和倒角等多种加工任务,以达到高精度和高品质的制造标准。
  例如,在去除孔口毛刺的过程中,其刀具能够一次性完成正反两面的处理,确保毛刺被彻底消除,避免潜在的故障风险。同时,刀具还适用于倒角和锪沉孔操作,从而进一步提升起落架组件之间的配合精度和长期耐用性。
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  好优利精密刀具
  起落架零部件除了使用高强度金属材料(钢、钛、铝合金等)来制造,还有很多飞机使用了先进复合材料。随着复合材料在航空领域的应用越来越广泛,直升机和小型飞机的复合材料用量将达到70%-80%左右。
  例如,“由北京航空材料研究院研制的PEEK/AS4C热塑性树脂单向碳纤维预浸料及其复合材料具有优异的抗断裂韧性、耐水性、抗老化性、阻燃性和抗疲劳性能,适合制造飞机主承力构件,可在120℃下长期工作,已用于飞机起落架舱护板前蒙皮。”
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  复合材料在加工后往往会留下薄如羽毛的毛刺,很难在兼顾零件表面清洁度和尺寸的情况下进行去除。一种有效的方法是电解去毛刺技术,该技术利用电化学反应原理,对复合材料制成的零部件进行去毛刺处理。这种方法不仅可以有效去除毛刺,还能提高零件的表面质量,有利于延长零部件的使用寿命。
  然而,需要注意的是,电解去毛刺技术的应用也并非没有缺陷,对于形状复杂、由多种材料制作而成的零件,可能需要更为特殊的去毛刺方法。👉更多相关技术及设备详解,敬请关注“PME精密加工博览会”!
  工业清洗技术解决方案
  起落架表面的结构和材料容易受到腐蚀和压力损伤,这会极大地缩短其寿命并增加维修费用。因此,在起落架的制造和维修过程中,需要对减震支柱、转弯机构、收放装置等构件进行清洗,以去除污垢和残留物。传统的水压清洗在应用于飞机起落架等精密部件时,存在将水压入套筒和结合处的风险,可能会造成侵蚀或损伤。蒸汽清洗提供了一种更为精细和安全的清洗方式,尤其适合用于去除金属表面的油脂和残留物。
  蒸汽清洗的工作原理是利用高温高压的饱和蒸汽,对被清洗表面的油渍物颗进行溶解,并将其汽化蒸发,能让饱和蒸汽清洗过的表面达到超净态。饱和蒸汽可以有效切入任何细小的孔洞和裂缝,剥离并去除其中的污渍和残留物,同时,蒸汽的高温特性还具备消毒作用,能够杀灭细菌和其他微生物,确保零部件的卫生安全。从而,能够保护和延长飞机起落架等关键零部件的使用寿命。
  图源埃克科林ECOCLEAN官网
  Ecoclean可以为航空航天领域提供先进的蒸汽清洗产品和技术,并致力于全球范围内的工业零件清洗、表面处理以及定制化自动化解决方案,能够轻松应对包括油脂、硅酸盐残留物、毛刺和金属切屑等在内的各类复杂污染挑战。此外,Ecoclean的服务项目包括喷射清洗、超声波精密零件清洗、真空碳氢清洗等,这些精心设计的服务能够为航空工业的关键部件提供专业的清洗解决方案,涵盖起落架组件、发动机、涡轮机、减速机和齿轮等重要零件。
  公司开发的EcoCsteam技术采用饱和水蒸汽进行清洁,能够迅速且彻底地清除表面上的各种污垢,而无需使用化学洗涤剂。这种环保且高效的清洗方法不仅确保了清洗效果,而且对于航空领域的高安全性要求来说至关重要。
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  而干冰清洗技术可以用于起落架的轮仓区等其他工业材料表面的油污、切屑粉末、毛刺、铸沙、焊渣等杂质清洗。该技术利用高速喷射干冰颗粒到被清洗物体表面进行预处理或清除涂层,对工件表面几乎没有任何伤害,且不使用腐蚀性化学品,属于绿色环保、零污染、零排放的清洗方式。此外,起落架系统可以在无需拆卸的情况下完成快速清洁,并且避免传统清洗方式中涉及到的电气问题,该技术也可以用于维护航空其他零部件。
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  ICS公司是工业清洁系统的领先制造商和供应商,专门从事基于干冰喷射技术的复杂创新设备的研发、生产和销售。凭借其在干冰清洗领域的20多年经验,该公司的技术和设备因其卓越的效率和安全性在包括航空航天在内的多个行业中得到了广泛应用。
  ICS公司致力于不断创新和改进其系统,以满足特定应用的需求。其先进的干冰清洗解决方案尤其适用于飞机起落架的维护,例如轮仓区的维修清洗以及去除起落架上的油污等。通过使用ICS的干冰喷射技术,航空公司能够有效地进行定期维护,确保起落架的性能并延长其使用寿命。此外,美国波音公司、麦道飞机制造公司也采用干冰清洗技术来清洗飞机起落架、发动机、飞机表面油漆等。
  表面处理技术解决方案
  热喷涂技术在起落架零部件的精密加工中扮演着关键角色,它通过使用电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等热源,将金属或非金属的粉末或丝材加热至熔融或半熔融状态。然后,利用焰流或压缩空气将这些材料以高速喷射到经过预处理的基体表面,形成具有特定功能的涂层。
  这项技术不仅增强了部件的性能,还延长了其使用寿命。其次,在修复飞机起落架零部件的表面损伤和裂纹方面也具有显著效果,能够提升涂层的结合力和耐磨性。
  中国航发北京航空材料研究院负责了C919大型客机材料的部分研发和应用研究工作,包括主起落架活塞杆模锻件的试制与交付。该研究院开发的热喷涂耐磨涂层有效克服了钛合金耐磨性不足的技术挑战,确保了部件的性能和安全性。此外,研究院还开发了多种先进的喷涂技术,这些技术能够实现超厚且高结合强度的不锈钢涂层修复,进一步增强了部件的耐用性。
  对于起落架的大型主承力构件,表面热处理可以通过精确控制工件表层的加热和冷却过程,从而改变材料表层的组织结构提高其性能。这种处理方法不仅增强了构件的耐磨性和抗疲劳能力,还通过精细的工艺控制实现了增脱碳和变形的有效管理,确保了构件尺寸和形状的精确度以及承载能力的可靠性。
  增材制造技术解决方案
  飞机起落架3D打印制造技术(又称为增材制造)在飞机起落架制造领域的应用提供了显著的技术优势,包括设计灵活性、材料制造效率和生产流程的优化等。通过整合多个组件成为一个单一部件,该技术实现了减材制造,并大大缩短了生产周期,从而提升了整体生产效率。
  此外,3D打印允许使用如钛合金这样的高性能材料,增强了成品的耐腐蚀性和轻量化特性。在实际应用中,歼-15舰载机前起落架的主承力结构就是采用国内3D打印设备和高强度钛合金粉末制造的。
  北京航空航天大学拥有目前国内最大的金属3D打印机,其巨大的外部尺寸达到12米,使其能够为中国的民用航空和军用飞机项目制造大型且复杂的组件,如钛合金机身骨架和高强度钢制起落架。自2006年以来,北航就开始采用激光能量沉积技术生产某型号飞机起落架的关键部件,截至2014年,这些部件已在实际操作中经历了超过2000次起降测试,证明了其可靠性与耐用性。
  此外,在C919大型客机的研发和制造过程中,3D打印技术已被成功应用于生产钛合金零件,涵盖了飞机起落架、发动机叶轮叶片、中央翼缘条、舱门等复杂构件以及机头主风挡窗框等关键部位。这一技术的应用显著减轻了飞机的结构重量,为航空器的性能优化提供了重要贡献。
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