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论文摘要： 飞机起落架的结构主要是由高强度合金钢材料构成，是飞机重要的承受载荷部件。起落架也是安全寿命件（时控件），任何零件失效，都会造成严重后果，所以对起落架结构的维护和修理就显得十分重要。本论文不仅仅论述了起落架结构的特点，并且从实践的角度全面剖析了其失效形式、故障原因、检测手段和正确地维护和修理的方法，为民用航空飞机起落架结构的维护和修理提出了理论方面的阐述和具体的实践指导方法。 关键词： 民用航空飞机起落架结构 维护和修理 起落架翻修 起落架结构失效形式、故障原因、检测形式 起落架结构主要是由高强度钢组成，其抗拉强度大于1200MPa，硬度在HRC30～50之间，所以在强度、可靠性、耐久性方面都具有很高的性能。我们通常提到的高强度合金钢是指热处理强度达到180 ksi以上的合金钢，多数合金钢的热处理强度达到220 ksi以上，其最大的优点具有很高的强度-重量比，部件的尺寸(无论是直径还是外形)可以大幅度减小。目前无论是波音客机还是空中客车客机，都不约而同的使用了高强度钢，目前主要使用的高强度钢牌号有如下几种：300M, Hy-Tuf, 4340M, 4330M, 9Ni-4Co-0.3C, AerMet 100等等。 作为高强度钢的起落架结构，绝大部分部件都是安全寿命件（时控件），任何零件失效，都会造成严重后果。所以对起落架结构的维护和修理就显得十分重要，不能仅仅只能看到的优点而忽视的弱点，作为机务工作者必须要全面认识、了解和掌握对飞机起落架结构的失效形式、故障原因、检测手段和正确地维护和修理的方法。 起落架结构的常见损伤类型有以下几个类别：氢脆、过热、保护层（镉、铬、漆层）脱落、应力集中、应力腐蚀、欠回火马氏体与过回火马氏体、机加工损伤等，现象何原因具体分析如下： 1、氢脆的现象是一种由氢引起的材料塑性降低或开裂的现象。其产生的原因主要是指在金属材料在冶炼，加工，热处理，酸洗和电镀等过程中，或在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或氢渗而造成机械性能严重退化，发生脆断的现象。 2、过热的现象是指部件过热会改变受影响区域内钢材的韧度和机械性能。引起过热损伤的原因主要有以下几种，首先是维护中摩擦生热制造和大修中切削和打磨不当；其次大修烘烤时温度过高；第三是中断起飞和火灾等突发情况；最后是维修中出现过的部件过热损伤。过热区内热损伤裂纹如果没有被及时处理，就会在实际使用过程中扩展。有些热损伤相当严重而造成结构的断裂。 3、保护层（镉、铬、漆层）脱落现象是指大修过程中，许多起落架部件的镀镍层和镀铬层完全被剥离。多数情况下，都要翻修本体金属。新的镀层通常比初始设计的构型厚并使镀层的粘性减弱。还会形成穿透型裂纹，造成镀层下本体金属的疲劳或应力腐蚀裂纹。 4、应力集中现象是由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象，称为应力集中。在等截面构件中应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等，使截面尺寸发生突然变化时，在截面发生变化的部位，应力不再是均匀分布，在附近小范围内，应力将局部增大。应力集中可能会导致疲劳、应力腐蚀或氢基应力腐蚀而产生裂纹。 5、应力腐蚀现象是指金属材料在拉伸应力的作用下，又处在特定的腐蚀环境中，材料虽然在外观上没有多大变化，但却产生了裂纹的现象。应力腐蚀裂纹的走向在宏观上与主拉应力的方向垂直。应力腐蚀破裂的断口总是宏观脆性的，即使塑性很好的合金也是如此。应力腐蚀破裂往往在没有明显预兆的情况下发生，往往会造成十分严重的后果。应力腐蚀产生的裂纹大多出现在表面，如起落架支柱的下表面、轴和前后枢轴的表面。 6、欠回火马氏体与过回火马氏体现象，马氏体，是钢铁或非铁金属中通过无扩散共格切变型转变（马氏体）形成的产物统称。在钢铁中，马氏体是低温转变产物，是饱和的α固溶体，为单相组织，是一种亚稳定组织。回火马氏体是淬火马氏体回火时，碳已经部分的从固溶体中析出并形成了过渡碳化物此时的基体组织，它是马氏体的一种回火组织，其α固溶体仍有一定的碳的过饱和度，仍是一种亚稳组织。欠回火马氏体与过回火马氏体现象就是过热会造成在本体金属中形成过回火马氏体或者欠回火马氏体。两种情况在对本体金属的回火蚀刻检查中会发现。欠回火马氏体往往表现出白色，而过回火马氏体则表现出深灰色或黑色。 7、机加工损伤大多是由于维护不当或使用工具、地面设备不当造成的。在翻修中操作不当（跌落、撞击）也会损伤高强度合金钢部件，有时也会受到外来杂质的损伤。工作者应当注意机加工对高强度合金钢可能造成的损伤，并按需修理。虽然高强度合金钢的硬度很高，不容易产生斑点、抓痕或刻痕，但是，机加工损伤造成的应力集中会严重降低部件的使用寿命。 起落架结构的损伤检测手段主要有以下几种，最常见的就是目视检查，几乎所有的损伤到一定的程度，都可以通过目视检查发现；其次是利用NDT方法检测应力腐蚀、裂纹、过热和保护层的脱落等问题；再次可以利用回火蚀刻检测过回火马氏体和欠回火马氏体现象。 掌握了起落架结构的特点、损伤现象以及检测方法后，下面我们主要论述起落架结构在修理过程中需要重点关注的地方，首先是对起落架要进行全面的分解和清洁，以确保及时发现结构的已经产生的各种损伤，同时也要在修理过程中不断检查，以便及时发现在修理过程中产生的各种损伤，从而有效减低重复劳动，压缩修理周期。所以接下来我们专门讨论在大修过程中引起的一些问题，通过分析和总结，进一步避免问题的产生，确保维修质量和生产效率。 大修过程中常见的损伤,首先就是由于机械加工不当引起应力集中,从而导致裂纹断裂失效，如下图所示。 其次，是表面处理不当，如下图所示。表面处理不当的原因由于褪漆或退镉工艺不当造成重新镀镉和喷漆时质量严重下降，处理方法如下： 1) 原来的涂层或者镉层必须完全彻底退干净 2) 要求全程要有责任心的检验员的参加检查 3) 严格控制镀镉工艺生产线、控制喷漆质量 第三，腐蚀没有完全去除，大修时腐蚀没有彻底去除干净会在大修以后投入使用以后快速引起腐蚀，喷丸和镀镉层会罩住没有去除干净的腐蚀，解决办法如下： 1) 确保在大修期间完全彻底去除腐蚀； 2) 如果必要时，在腐蚀干净以后，再增加一个保险去除量； 3) 所有打磨区域都要保证光滑过渡，比例至少 10：1； 第四，清洗剂和除冰剂的影响，化学品会是表面镀层和涂层迅速老化，其原因是如果在外场清洗剂停留时间过长，或者使用的化学品不符合厂家推荐的牌；同时除冰粉或者除冰液可能也会快速损坏镀层和涂层；解决办法如下： 1) 镀镉工艺、喷漆工艺要符号厂家的规定； 2) 清洗剂要使用厂家推荐的牌号； 3) 确保清洗剂不会导致镀层或涂层的损坏，不会引起腐蚀； 4) 清洗剂中停留的时间不可太长； 第五，热损伤，磨削超温度磨削不当对铬层磨削时会造成基体材料的热损伤；比如速度过快，磨削量太大；磨削轮在行程到头时没有及时掉头，停留时间过长；磨削轮直接磨削到基体材料；磨削总量过大；处理方法如下： 1) 多多练习、重复使用试验件试验； 2) 磨削以后使用磁力探伤检查有无裂纹 ； 3) 目视检查铬层有无鸡皮裂纹 ； 4) 如果铬层已经不符合要求，就要退掉重新镀铬； 5) 工艺要求按照厂家的规定程序处理。 第六，氢脆原因镀前没有完成去应力工作；或者槽液不合格、镀后没有立即进行除氢、除氢工艺不当、清洗剂带有氢离子造成的后果一样，解决办法如下： 1) 所有去应力和除氢的工艺要求要严格遵守 2) 如果有氢脆的可能，大多数情况部件需要报废 最后，综上所述关于起落架结构大修工艺流程方面的相关建议如下： 1、要严格按照波音或者空巴规定的工艺流程进行大修工作； 2、要贯穿整个退镀层、涂层和表面检查工作； 3、要求认真阅读CMM/OHM 中的小字和注解、例外的规定； 4、所有衬套都必须全部报废，铬层可以不退，但要按照CMM/OHM 的规定进行检查； 5、去应力和除氢工艺要严格执行，恢复所有涂层、恢复到设计尺寸； 6、最后要使用推荐镀层、涂层、润滑脂，防腐剂。 起落架是飞机起降的关键所在，频繁、载重量大对起落架用钢的抗冲击性、抗疲劳强度等要求苛刻。正确的检查和修理程序，能够及时发现构件的损伤，减少不必要的重复劳动，从而大大压缩了构件的修理周期。下面是B737飞机起落架大修的主要工艺流程和关键的注意事项，希望能够给实践工作提供一定的参考作用。 1、分解：减震支柱的分解前必须释放所有的空气压力，然后才能分解或松开气阀，否则会造成人员的伤害或设备的损坏； 2、 清洗：在相关的CMM/OHM清洗章节里，厂家一般会给出清洗各类部件所用到清洗剂的件号、浓度和温度要求。员工在使用清洗剂前，必须阅读、理解清洗剂的使用规范； 3、 检查和尺寸测量：仔细检查（包括NDT检测）分解出来的部件是否有明显的腐蚀、损伤和磨损情况，同时需要参考CMM/OHM的有关章节使用测量工具按手册要求测量各部件的尺寸是否满足手册的要求； 4、 修理（参考起落架的CMM/OHM手册进行下面各项工作）。 （1）手工打磨：用细砂纸和百洁布手工去除细小的缺陷，手工打磨只局限于小面积里，打磨后边角要去毛刺。 （2）油石打磨：对于局部的缺陷可以通过用油石打磨的方法去除。 （3）车床除腐：主要是圆形、内孔和外孔的腐蚀。 （4）铣床除腐：主要是端面的腐蚀。 （5）镗床除腐：车床无法去除的内孔腐蚀。 （6）热损伤检查：机加工后的部位都需进行热损伤检查，以防受到过热损伤。 （7）应力去除：部件在机加工去除缺陷后，必须放到烘箱里加热到一定的温度并保持这个温度一段时间去除应力集中。 （8）喷丸工艺：打磨修理和机加工修理过的区域都需要进行喷丸处理，以恢复表面的硬度。 （9）表面处理：电镀和喷漆。 （10）组装：在组装前要确保所有部件干净无尘并且按要求润滑相关部件。 5、渗漏测试； 6、存储：翻修和修理后的减震支柱如果长时间不用的话，一般需要对减震支柱表面涂抹防腐油，并把减震支柱垂直存放，保持减震支柱内的部件有液压油。 7、主要消耗材料和专用工夹具的介绍； （1）消耗材料：液压油、凡士林、油脂、密封胶、防腐剂、底漆和面漆等。 （2）专用工具：节流支撑管扩展器、节流盘拆卸工具、压紧螺帽拆装工具、卡圈压缩器、封圈保护设备、高压测试工具等。 8、相关维修资料介绍和维修记录适航资料的填写； （1）部件修理手册（CMM/OHM）、标准施工手册（SOPM）的使用； （2）维修记录和适航资料的填写。 参考资料： 1、波音和空客的飞机维护手册（AMM）和结构修理手册（SRM）等 2、MAINTENANCE OF HIGH-STRENGTH COMPONENT 拉尔夫·盖博 著 2003年4月 3、波音飞机的部件修理手册（CMM） 4、波音飞机的标准施工手册（SOPM） 5、《航空材料学》 张耀良 韩广才 主编 哈尔滨工程大学出版社 2002年8月 附注:该论文正式发表在《适航与维修》杂志。 公众号ID PLANE-LOVE-ME |
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