我们的“双减”行动：“为减轻每一克重量而奋斗”

空客A350飞机起飞重量达两百多吨，起落架结构的减重工作面临诸多挑战。

图中左侧为外简初始的方案设计，右侧为经过几十轮迭代设计后的方案，通过结构形式的调整及拓扑优化设计，优化后的模型其应力值更小，并且应力分布更加均匀。

编者按：教育部出台“双减（减作业减校外培训）”政策，为学生减轻学习的压力，健康成长。而在飞机制造领域，为飞机所进行的“双减（减阻减重）”行动从未停止，一切只为让飞机自由翱翔。

“为减轻每一克重量而奋斗，一克重量比金贵”，这是一句来自飞机设计领域的至理名言。在飞机设计过程中必须考虑重量因素对发动机推力、气动外形以及适航性等诸多方面造成的影响。对于军用飞机而言，在保证设计指标要求的前提下进行合理减重，意味着飞机具有更好的飞行能力，可以承担更多的任务载荷和更远的作战半径，助力实现人民军队从近海到远洋、低空到深空的转型；对于民用飞机而言合理的减重意味着更多的载客量以及更远的航程，这不仅提高了民航的运载能力，并且可以获得更高的绿色经济效益。起落架作为飞机起飞、降落过程中的关键承力部件，号称乘客“生命的支点”，其安全性和可靠性对飞机的重要性不言而喻。随着飞机设计重量的增加以及如今对起落架系统功能要求的日益复杂，起落架承受的载荷工况愈发严酷。因此在保证起落架安全可靠的前提下，如何对起落架进行“瘦身”成为工程师们重点关注的问题。

在飞机轻量化设计中选用性能更好的新型合金材料、新型复合材料、高强度纤维等先进材料是减重的有效途径之一，材料对于飞机的影响可以用“一代材料，一代飞机”来形容。飞机起落架是飞机的主要承载部件，用于传递飞机在地面停放、牵引、转弯、起飞和地面滑行、滑跑时的地面载荷，吸收飞机在地面牵引、转弯、滑行以及着陆时的冲击能量。为了保证起落架可以承受飞机上百吨的重量以及起降过程中巨大的冲击力，飞机起落架材料必须考虑具备高强度、高韧性、抗疲劳、耐腐蚀等特点，如目前强度水平以及综合性能优异的300M超高强度钢，是世界上应用最广泛的起落架专用钢，这些特点决定了起落架与飞机在选材减重上的区别，起落架严苛的选材条件对减重设计工作提出了更高的要求。

减重设计贯穿起落架从设计方案到设计定型的整个过程，减重工作并不是盲目的，该过程需要经过系统的衡量，综合评估各方面的因素后最终达到最优的重量状态。目前在满足起落架功能性能的前提下，减重设计需要考虑的主要因素有：首先是强度，强度是指结构承受载荷不发生破坏的能力，是保证起落架安全使用的重要因素，不合理的减重会导致起落架的强度降低，存在发生安全事故的风险，因此通过减重设计后的起落架应具有足够的强度来保障飞机的安全性能要求；二是刚度，刚度是指结构在受载后抵御变形的能力，减重会使得起落架刚度发生变化，不合理的减重将导致起落架在部分工况下产生严重的变形，可能引发起落架内部发生碰撞干涉，从而妨碍起落架的正常运行，并且刚度直接或间接地影响起落架的缓冲、摆振特性，是常常被忽视但却需要重点关注的因素；三是疲劳寿命，起落架的疲劳寿命一般用飞机的起落次数来表征，不合理的减重设计将导致结构应力水平提高，使得起落架疲劳寿命降低，因此通过强度计算方法去分析起落架的应力水平可以预估起落架的疲劳寿命是否满足设计要求。

在起落架设计工作中，确定相关设计输入以及约束条件后便可以开展起落架的减重工作。起落架结构主要包含外筒、活塞杆、上下扭力臂、撑杆等部件，对于每一个零部件因其不同的承载要求采用不同的减重方式。常见的减重设计一般遵循宏观到微观的思路，在宏观方面明确强度和刚度要求后以优化传力路径调整结构形式的方式达到减重目的，在微观方面通过应力分布的均衡性优化断面拓扑形式，修整结构尺寸达到减重目的。此外，

减重设计工作需要不断与时俱进。在过去计算精度不高、缺乏先进仿真工具的情况下，往往通过保守的强度裕度来保证结构的安全性，使得减重困难重重，如今计算方法的更新以及先进仿真工具的应用显著提高了计算的准确性，减少了强度的冗余，有效实现了结构的减重。

总之，减重设计是一个复杂的系统工程，它需要材料、结构、强度、重量、疲劳、系统等各个领域的专业技术人员共同协作努力，进行反复的迭代优化，开展充分的方案论证，才能实现最终的“瘦身”效果。（转自：中国航空新闻网）

北京星光凯明智能科技有限公司是集研制、生产、销售、服务于一体的，具有独立法人资格的高新技术企业。公司办公地点位于清华大学（固安）重大产业基地，将于2020年入住大兴国际机场临空经济区航空创新产业园。产业园一期面积17万平方米，包括科研、制造和培训基地。目前我们已经取得GJB/9001C-2017和GB/T19001-2016质量管理体系认证证书、武器装备科研生产许可证书、二级保密资格单位证书、国家火炬计划产业化示范项目证书、软件产品登记证书、新产品新技术证书等。