Page 91 - 现代航空维修理论及应用研究

第三章 起落架结构性能

1.2200MPa 级以上超高强度钢
如果能将超高强度钢强度级别由现在的 1900MPa 级提高到 2200MPa 级以上，
即强度提高 15% 以上，对于起落架设计的减重效果还是较为明显的，对飞机设计

师的吸引力更大。为此美国于 2003 年开始，公布了 2100~2300MPa 航空用超高
强度钢的发展规划和技术方案，进一步研究超高强度钢。相继研发了 AerMet310
钢（2100MPa 级）和 AerMet340 钢（2300MPa 级），但 AerMet310 钢断裂韧度
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实测值为 73MPa·m ，AerMet340 钢断裂韧度实测值为 37MPa·m 1/2； 由于强韧
性匹配较低，所以目前没有实际应用。国内目前也采用 M 2 C、金属间化合物等沉
淀强化理论，开展了 2100~2300MPa 超高强度钢的研制工作。2200MPa 级以上超
高强度钢的应用关键是要在保证强度的前提下，塑性、韧性、疲劳性能、裂纹扩
展速率和抗应力腐蚀等综合性能优于广泛应用的 300M 钢水平，才能体现出技术

优势。
2. 超高强度不锈钢
舰载机在整个寿命期内随舰船在海洋环境下执行任务，长期暴露于高温、
高湿、高盐的严酷腐蚀环境中。除了 F-18 和 F-14 舰载机起落架发生腐蚀断裂

外，EA-6B“徘徊者”电子战飞机也发生过起落架腐蚀问题。因此，舰载机起落
架要求采用抗应力腐蚀性能更高的超高强度钢设计制造。2002 年美国 QuesTek
新技术有限责任公司承担美国防部战略环境研究与发展计划（SERDP）污染
防止项目，该项目要求设计新型飞机起落架材料，开发研制出新型超高强度

不锈钢 FerriumS53，用以代替 AerMet100 等超高强度钢。FerriumS53 抗拉强
度达到 1800MPa 级，屈服强度 1500MPa 级，应力腐蚀断裂韧度测试值不低于
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50MPa·m 。美国采用 FerriumS53 钢试制了 A-10 舰载攻击机起落架，进行了
考核验证，2010 年 12 月首次在 T-38 型教练机应用。

2002 年以来，我国成功研制出新型的超高韧性与超高强度马氏体沉淀硬化
不锈钢，典型代表是钢铁研究总院的 F863 钢、USS122G 钢和北京航空材料研究
院的 S280 钢。这些钢是我国自主研发并具有自主知识产权的 Cr-Ni-Co-Mo 系马
氏体时效不锈钢，其强度不低于 1900MPa，屈服强度不低于 1500MPa，断裂韧

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度不低于 90MPa·m ，应力腐蚀断裂韧度测试值不低于 70MPa·m 。
目前研发的超高强度不锈钢与 AerMet100 钢相比，屈强比和断裂韧度略低，
应力腐蚀断裂韧度提高 30% 以上，盐雾环境下腐蚀速率降低 10% 以上。根据飞

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