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据说一架C919飞机要用上百万颗铆钉,那么飞机为什么选择敲几百万个铆钉,却不选择焊接呢?据说航天航空界有句名言“为减轻每一克重量而奋斗”,为此,飞机的蒙皮就做得很薄了,厚度在2mm左右,通常用的是轻便的铝合金,有些更先进的飞机还会用复合材料。这就要求飞机上的连接方式要满足两点:可以用于薄壁连接、可以连接不同的材料。
焊接连接风险过大
基于飞机蒙皮的特点,铝合金的耐热性差、容易变形,而焊接的原理就是通过高温将金属无缝连接,如果飞机蒙皮使用焊接,那么在焊接过程中产生的高温会让铝合金的蒙皮变形。就算是复合材料,在焊接过程中也会被破坏。
而且,焊接的质量很大程度取决于操作水平,而薄壁连接对焊接的技术水平要求更高,所以飞机如果用焊接,一旦在焊接过程中,产生气泡、裂纹等在质检和维修时都难以发现的小缺陷,都会为飞机埋下安全隐患。
另外,飞机在飞行时,如果有大的颠簸,其机翼就会大幅度地上下摆动,如果用的是焊接连接,焊接处在这样反复的应力变化下,强度就会下降,时间异常就有可能产生细小的裂纹,如果没有及时发现,这个安全隐患就很可怕了。
此外,就算在维修中发现了问题,但是焊接是永久性连接,有一个地方发现问题,整块材料都要更换,不仅费时费力,更费钱。
铆接轻量可靠且优点众多
和焊接相比,铆接的主要优势就是适合薄壁连接,且适用于各种材料之间的连接,这两个优势也正是飞机所需要的连接方式。而且,飞机的飞行环境比较复杂,其使用的紧固件要可以承受极端的重力应力,同时还要坚固轻便这个关键点,所以相对于螺栓连接,铆接更具优势,不易松脱、质量轻、连接强度又好。
同时,铆接还可以减少连接件之间的振动传递,降低开裂的风险,在应对飞机颠簸中机翼上下摆动带来的应力反复变化现象,牢固度更好,更可靠。而且,铆接用的铆钉是可以标准化生产的紧固件,这就保证了飞机上用的每一颗铆钉都能拥有优良的品质,来满足使用需求。
另外,铆接的操作灵活简单,且容易检查和排除故障,拆卸和维修都更为方便,哪里坏了只要更换掉坏的部分就好了,大大降低了维修保养的成本。
铆接还有助于降低气动阻力
看到铆接的这么多优势,对空气动力学有了解的朋友,可能会想飞机要飞起来,还有一个很重要的点,就是降低气动阻力,但是铆钉都是凸出在飞机表面的,这样不会增加气动阻力吗?
这个想法有点局限了,在航空航天工业领域上用到的铆钉,有凸头型的也有埋头型的。凸头铆钉基本上都是用在对气动外形没有要求的飞机内部,可以节省成本。埋头铆钉就是用在飞机外面,对气动外形有要求的地方,这样可以降低气动阻力。虽然很多时候看着飞机表面好多铆钉凸出,但是实际上触摸的时候,几乎感觉不到铆钉的存在。有机构研究过二战时的有关数据,数据表明用了埋头铆钉后,飞机的气动阻力大约可以减少3%左右。
文章信息来源:疯狂机械控、万千紧固件螺丝螺母等
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