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【前沿动态】中国成功研制一种特殊钢材:C919大客机的起落架国产有望了

时间:2018-03-29 13:09:00     机械部-屈婷

“如果把发动机和飞控设备比作飞机的心脏和大脑,那么航空超高强度钢制作的起落架就是飞机的‘腿脚’。没有强健腿脚,纵使心脏和大脑再强大,巨人依然站立不起来!”


关于中国的起落架,有着一个辛酸的故事,这个故事就是歼10飞机欲外购起落架而被外方奚落,最终自力更生实现量产的故事。这一段歼10战机研发过程中的一个小插曲,没想到对中国航空产业来说却具有着非同一般的意义。


直径400毫米左右、厚度20毫米的300M超高强度钢锻件截面(左下)。 (图源:澎湃资讯)


5月14日,澎湃资讯记者从上海航展上了解到一条振奋人心的消息,由我国宝钢特钢有限企业研制生产的300M超高强度钢已经获得了中国商用飞机有限责任企业以及德国利勃海尔集团的认证,今后宝钢将为中国的C919大飞机以及后续的C929宽体客机提供起落架产品,这无疑又将C919的国产化往前推进了一步。



起落架是飞机的关键部件,又称为飞机的“腿脚”,其是唯一能够支撑整架飞机重量的部件,无论飞机起飞还是降落,其都是支撑飞机的唯一部件,尤其是在飞机降落阶段,其承载的载荷不仅仅来自机身重量,还有飞机垂直方向的巨大冲力。因此,起落架的材料强度必须十分优异,一般材料无法满足这一要求,只能依靠特种钢材才能满足需要。 


为保证起落架能够承受巨大的载荷,起落架的材料必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗腐蚀等等条件。如此苛刻的要求,使得能够制造起落架的国家寥寥无几,这也是歼10起落架谋求外购过程中,对方漫天要价的原因。



就目前起落架钢材使用现状来看,美国的300M钢使用范围较广,美国的300M钢是在4340钢的基础上发展而来的,4340采用的焊接方法制造,而随着大型压气机的发明,起落架不再经焊接方法制造,而采用整体锻件制造工艺,300M钢就是1952年由美国国际镍企业研发,并采用整体锻件制造工艺制造而成,其性能十分优异,强度在1900MPa~2100MPa,相当于20000个大气压。300M在制造成功后,从1964年开始,C-5A“银河”大型军用运输机起落架就开始采用300M钢制造,迄今为止,美国90%以上的军民用飞机起落架材料都是300M钢。



除了美国以外,还有用于生产“幻影”、“协和号”等军用、民用飞机起落架的法国35NCD16钢,前苏联苏联五十年代初也研制了成功了30XгCH2A钢,其后续被用在前苏联各种军用、民用飞机起落架的生产中。



就我国而言,对于起落架特种钢的研究开始很早,先后发展了三种主要的低合金超高强度钢,最具有代表性的就是我国早起研发成功的30铬钢,其被使用在强五和歼八的起落架上,后由于质量不足而被淘汰,80年代在其基础上发展了40铬钢。2009年,我国宝钢特钢集团开始了300M超高强度钢的研制攻关,并于2017年成功通过了供应商认证。



全球航空航天材料市场预计到2022年将达到258亿美金,这是一个快速增长的庞大市场,目前高端新材料基本上被美国和欧洲垄断着。根据测算,我国高温合金行业长期处于供不应求的状态,年市场缺口近1万吨。


宝钢特钢有限企业研制生产的300M超高强度钢露面,这意味着在C919后续机型上,起落架有望在确保安全的前提下实现国产化替代。但有钢铁冶金业内人士表态,大飞机用的超强度钢材完全国产化这一过程还有一段很长的路要走。国内高性能钢铁部分制造技术,尤其是新一代数字化和智能化控轧控冷技术、先进热处理技术、变截面轧制技术、温度梯度轧制技术、高精度轧制技术,大家与美国、日本还有不小的差距,有的还停留在实验室层面,超高强度钢材实现完全国产化,还要加强科研。