国产300M钢达到美军水平，使用近20年无故障

钢是飞机上应用最早、用量最大的结构材料之一。超高强度钢是上个世纪60年代后期材料科学最重大的成果之一.它以其最高强度和优良综合性能迅速成为航空、航天等高科技领域如飞机起落架、机翼大梁、火箭、导弹壳体和高精密传动等主承力构件的首选材料,至今,一直是材料科学前沿的重要部分和研究热点。

赵振业院士

我国著名航空结构材料专家、中国工程院院士赵振业,一直从事航空超高强度钢应用基础理论、合金设计和应用科学技术研究,不断开拓航空超高强度钢的新领域,为多项重大航空工程做出了突出贡献。

起落架是飞机的五大部件之一，是飞机最重要的承力构件，同时又是飞机故障及事故率最高的部件之一。世界上95%以上飞机起落架都用超高强度钢制造。国外起落架达到与飞机同寿命，最高规定寿命5000飞行小时。我国歼8飞机要求3000飞行小时。歼8飞机原起落架寿命短，性能不稳定。从1965~1990年的20多年中，多次疲劳试验均未达到规定指标。其中主起落架疲劳试验最短167飞行小时破断，空军使用最短79飞行小时破断，334飞行小时普遍出现裂纹。1982年沈阳飞机制造公司不得不暂定起落架寿命为200飞行小时。结果是一架飞机要备好几副起落架。.

为解决飞机起落架这一重大航空工程难题，原国防科工委于1979年12月31日对“飞机起落架用新型高强度钢300M应用研究”课题立项,并列为国家“七五”重点科研项目。课题主要研究内容为用仿制300M钢制造歼-8II主起落架，达到寿命3000飞行小时。

这是一项涉及航空、冶金、机械三个部委12个厂所院校的系统工程，直接参研人员达上百人。

300M钢是美国国际镍公司于上世纪50年代初发展起来的新型超高强度钢。这种钢最大优点是强度高、韧性良好、固有疲劳强度高。美国于1965年正式用于制造飞机起落架。

国产歼-8战机，在没有应用300M钢制造起落架之前，需要备份多个起落架

在美国大约90%以上的军民用飞机起落架都用300M钢制造,还被其他国家引进使用,可以说300M钢是世界上使用的强度最高、纯度最高、综合性能最好、应用最广的起落架用钢。但由于美材料标准中技术要求和国内冶金技术差距较大，又无国外工艺资料，研仿难度高，以致在1980~1983年近4年间，仍未达到美标要求。

1983年8月赵振业接任课题组组长后，对国内外专业技术状况进行了全面调查，并以其深厚的理论根底、非凡的分析能力,重新对课题进行了论证。并在前研究基础上，针对塑性、韧性不达标问题,提出了“提纯原材料，降低硫含量”和“镦-拔开坯”工艺路线建议。 性能试验结果表明，国产300M钢达到美标要求和实物水平。

应用300M钢制造的起落架，寿命达到美国水平，与战机寿命同步，图为美国F-15战斗机起落架

300M钢用作起落架可做到体积小、重量轻、寿命长、使用可靠。但是，其突出缺点是疲劳强度对应力集中敏感和氢脆敏感。如不解决，非但不能满足起落架要求、充分发挥其超高强度优越性，还会潜在灾难性隐患。为此，赵振业提出了发展工程应用科学与技术思路，从抗疲劳原理出发，设计了长寿命起落架的总体技术方案。提出并研究一种“无应力集中”抗疲劳概念，建立了理论模型，研究了微观机理。在系统研究基础上，赵振业与课题组成员一道创新和集成创新了抗疲劳应用技术体系，应用10多项先进工艺，彻底克服了300M钢的两项弱点。这些技术用于国产300M钢制造起落架，疲劳寿命一举达到5000小时不破断，增加载荷30％再继续试验至6000小时仍不破断。这一结果远远超过了课题规定3000小时指标，也超过了国外同类起落架最高规定5000小时指标。至今，起落架使用近20年无故障，并已广泛应用于10多种飞机。实现了我国长寿命起落架的重大工程目标，开拓了一条应用科学与技术实现长寿命构件的技术道路。获国家科技进步一等奖。