Page 88 - 现代航空维修理论及应用研究

Research on Modern Aviation Maintenance Theory and Application
现代航空维修理论及应用研究

H11 是最早的中合金二次硬化超高强度钢。300M 钢是 1952 年美国国际镍公司在
4340 钢的基础上，添加了 1.6% 的 Si 和 0.1% 的 V，增加强度和回火抗力，提高
回火温度而研制开发的 1900MPa 级超高强度钢，与 H11，D6AC，4340 钢相比，

具有更加优异的冲击性能和综合性能。因此，1964 年美国 C-5A 大型军用运输机
起落架首次使用 300M 钢制造后，推广到各型飞机起落架，成为目前应用最广泛
的起落架用超高强度钢，美国现役各型飞机 90% 以上的起落架采用 300M 钢制造。
300M 钢焊接性较低，所有 300M 钢制起落架均采用整体锻件设计制造。20 世纪

70 年代，美国在 300M 钢的基础上降低 C 含量，增加 Si 含量，开发了 HP310 钢，
当抗拉强度提高到 2100MPa 级时，韧性过低而未获应用。
我国在 20 世纪 60 年代自主开发研制了无 Ni 少 Cr 型抗拉强度 1860MPa 的
低合金超高强度钢 40CrMnSiMoVA(GC-4）钢，GC-4 钢具有良好的工艺性能和

综合力学性能，可以采用焊接结构。在 20 世纪 80 年代，我国研制了双真空冶炼
300M 钢，与 GC-4 相比强度相当，但横纵向性能一致性、冲击性能、疲劳性能、
抗应力腐蚀性能更加优异。由于采用精炼脱硫原材料，通过双真空冶炼，钢中 S，
P 含量分别降低到 0.002%~0.003% 和 0.005%~0.008%，比 GC-4 钢降低 1 倍以上，

使材料疲劳裂纹形成寿命显著提高。在此基础上，根据双真空 300M 钢的特性，
开发了起落架外筒和活塞杆锻件整体锻造、真空淬火、大长细比深孔加工、孔挤
压强化、低氢脆镀镉钛表面处理等完整的抗疲劳制造技术体系，1990 年 300M 钢
制起落架首次应用，实现了起落架安全使用寿命与机体相同。随后我国飞机起落

架广泛采用 300M 钢制造。
自 1969 年以来，美国 F-111，F-4 等飞机虽然通过了全机疲劳实验，但在安
全使用寿命期内仍旧发生了疲劳断裂事故，美国提出了飞机损伤容限设计思想，
即考虑结构中存在的微小初始缺陷对使用寿命的影响，并于 1974 年颁布了飞机

损伤容限设计要求 MIL-A-83444。F-16 是率先贯彻损伤容限设计要求的美国军机，
但该设计要求指出损伤容限设计适用于飞机机体结构，不完全适用于起落架结构。
我国 1985 年颁布的飞机强度设计规范中也规定，现阶段飞机设计应采用安全寿
命与损伤容限相结合的设计原则。起落架主结构为单传力路线静定结构，如果强

调损伤容限设计，那么必须设计成缓慢裂纹扩展结构，着重考虑起落架的疲劳损
伤、断裂破坏和安全使用寿命，即用裂纹形成实验寿命确定使用寿命，用裂纹缓
慢扩展实验寿命确定起落架的翻修周期。

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