國產(chǎn)300M鋼達到美軍水平，使用近20年無故障

鋼是飛機上應(yīng)用最早、用量最大的結(jié)構(gòu)材料之一。超高強度鋼是上個世紀60年代后期材料科學(xué)最重大的成果之一.它以其最高強度和優(yōu)良綜合性能迅速成為航空、航天等高科技領(lǐng)域如飛機起落架、機翼大梁、火箭、導(dǎo)彈殼體和高精密傳動等主承力構(gòu)件的首選材料,至今,一直是材料科學(xué)前沿的重要部分和研究熱點。

趙振業(yè)院士

我國著名航空結(jié)構(gòu)材料專家、中國工程院院士趙振業(yè),一直從事航空超高強度鋼應(yīng)用基礎(chǔ)理論、合金設(shè)計和應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究,不斷開拓航空超高強度鋼的新領(lǐng)域,為多項重大航空工程做出了突出貢獻。

起落架是飛機的五大部件之一，是飛機最重要的承力構(gòu)件，同時又是飛機故障及事故率最高的部件之一。世界上95%以上飛機起落架都用超高強度鋼制造。國外起落架達到與飛機同壽命，最高規(guī)定壽命5000飛行小時。我國殲8飛機要求3000飛行小時。殲8飛機原起落架壽命短，性能不穩(wěn)定。從1965~1990年的20多年中，多次疲勞試驗均未達到規(guī)定指標。其中主起落架疲勞試驗最短167飛行小時破斷，空軍使用最短79飛行小時破斷，334飛行小時普遍出現(xiàn)裂紋。1982年沈陽飛機制造公司不得不暫定起落架壽命為200飛行小時。結(jié)果是一架飛機要備好幾副起落架。.

為解決飛機起落架這一重大航空工程難題，原國防科工委于1979年12月31日對“飛機起落架用新型高強度鋼300M應(yīng)用研究”課題立項,并列為國家“七五”重點科研項目。課題主要研究內(nèi)容為用仿制300M鋼制造殲-8II主起落架，達到壽命3000飛行小時。

這是一項涉及航空、冶金、機械三個部委12個廠所院校的系統(tǒng)工程，直接參研人員達上百人。

300M鋼是美國國際鎳公司于上世紀50年代初發(fā)展起來的新型超高強度鋼。這種鋼最大優(yōu)點是強度高、韌性良好、固有疲勞強度高。美國于1965年正式用于制造飛機起落架。

國產(chǎn)殲-8戰(zhàn)機，在沒有應(yīng)用300M鋼制造起落架之前，需要備份多個起落架

在美國大約90%以上的軍民用飛機起落架都用300M鋼制造,還被其他國家引進使用,可以說300M鋼是世界上使用的強度最高、純度最高、綜合性能最好、應(yīng)用最廣的起落架用鋼。但由于美材料標準中技術(shù)要求和國內(nèi)冶金技術(shù)差距較大，又無國外工藝資料，研仿難度高，以致在1980~1983年近4年間，仍未達到美標要求。

1983年8月趙振業(yè)接任課題組組長后，對國內(nèi)外專業(yè)技術(shù)狀況進行了全面調(diào)查，并以其深厚的理論根底、非凡的分析能力,重新對課題進行了論證。并在前研究基礎(chǔ)上，針對塑性、韌性不達標問題,提出了“提純原材料，降低硫含量”和“鐓-拔開坯”工藝路線建議。 性能試驗結(jié)果表明，國產(chǎn)300M鋼達到美標要求和實物水平。

應(yīng)用300M鋼制造的起落架，壽命達到美國水平，與戰(zhàn)機壽命同步，圖為美國F-15戰(zhàn)斗機起落架

300M鋼用作起落架可做到體積小、重量輕、壽命長、使用可靠。但是，其突出缺點是疲勞強度對應(yīng)力集中敏感和氫脆敏感。如不解決，非但不能滿足起落架要求、充分發(fā)揮其超高強度優(yōu)越性，還會潛在災(zāi)難性隱患。為此，趙振業(yè)提出了發(fā)展工程應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)思路，從抗疲勞原理出發(fā)，設(shè)計了長壽命起落架的總體技術(shù)方案。提出并研究一種“無應(yīng)力集中”抗疲勞概念，建立了理論模型，研究了微觀機理。在系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，趙振業(yè)與課題組成員一道創(chuàng)新和集成創(chuàng)新了抗疲勞應(yīng)用技術(shù)體系，應(yīng)用10多項先進工藝，徹底克服了300M鋼的兩項弱點。這些技術(shù)用于國產(chǎn)300M鋼制造起落架，疲勞壽命一舉達到5000小時不破斷，增加載荷30％再繼續(xù)試驗至6000小時仍不破斷。這一結(jié)果遠遠超過了課題規(guī)定3000小時指標，也超過了國外同類起落架最高規(guī)定5000小時指標。至今，起落架使用近20年無故障，并已廣泛應(yīng)用于10多種飛機。實現(xiàn)了我國長壽命起落架的重大工程目標，開拓了一條應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)實現(xiàn)長壽命構(gòu)件的技術(shù)道路。獲國家科技進步一等獎。