Page 89 - 现代航空维修理论及应用研究

第三章 起落架结构性能

此时对于起落架制造用钢提出了较小裂纹扩展速率和较高断裂韧度的新要
求，强调材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。高断裂韧度有利于获得高动态断裂韧度。
由于起落架用超高强度钢一直强调强韧性匹配，而较高的强韧性匹配可以获得较

小裂纹扩展速率和较高断裂韧度，所以以第 3 代战斗机为代表的各型飞机起落架
仍旧沿用之前的材料。苏联的苏-27等系列飞机起落架仍旧采用30CrMiSiNi2A钢；
法国的“幻影”“协和号”等飞机起落架采用 35NCD16 钢；由于 300M 钢在所
有低合金超高强度钢中具有小裂纹扩展速率和高断裂韧度，因此截至目前，以

F-15，F-16，F-18A/B/C/D 型为代表的大部分军民用飞机起落架仍旧采用 300M 钢。
300M 钢不属于损伤容限型材料，
随着对疲劳断裂理解的深入，在原有指标基础上强调了断裂韧度的要求，
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不低于 55MPa·m 。随着二次硬化高合金钢理论和高纯净冶炼技术的成熟，在
H11 钢、AF1410 钢的技术基础上，美国在 20 世纪 90 年代初开发了 1900MPa 级
的 AerMet100 超高强度合金钢，完成了飞机起落架用钢由低合金超高强度钢向高
合金超高强度钢的跨越。AerMet100 钢是第一款损伤容限型起落架用超高强度钢，
断裂韧度、冲击性能、疲劳性能和耐腐蚀性能均显著优于 300M 钢：断裂韧度提
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高 1 倍以上，不低于 110MPa·m ；冲击性能提高 50%；K t =1 时疲劳裂纹形成
寿命提高 20%，K t =2 时疲劳裂纹形成寿命相当。美国的 F-22 和 F-35 飞机起落架
为了实现不低于 6000 个起落的安全使用寿命，保证返修周期，采用 AerMet100
钢制造。虽然 AerMet100 钢具有优良的焊接性能，但为了保证 AerMet100 钢起

落架的安全使用寿命，突出高合金钢的损伤容限优势，采用整体锻件设计制造。
我国突破了超纯净冶金、大锭型成分精确控制、大规格棒材开坯锻造等关键
技术，完成了超大规格 23Co14Ni12Cr3MoE(A-100）钢的研制，钢材纯净度国内
首次达到 99.995%，确保断裂韧度等力学性能全面不低于 AerMet100 钢。起落架

用钢强调强韧性匹配，均含有一定量薄膜状均匀分布的奥氏体，疲劳裂纹扩展速
率差别不大。并根据 A-100 钢损伤容限特性，突破了大型复杂模锻件成形成性、
大型复杂零件精密热处理、超音速火焰喷涂、复合喷丸强化、低氢脆镀镉钛、低
应力无烧蚀磨削等关键技术，形成了起落架用高合金超高强度钢的抗疲劳制造技

术体系。
18Ni 类超高强度马氏体时效钢，虽然也可以通过二次强化达到 1800MPa 以
上，并具有较高的断裂韧度，但是这类超高强度钢由于采用金属间化合物强化，

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