飞机为什么宁愿用百万颗铆钉,也不愿选择焊接?

2021-08-31 09:48:11 世界如此美妙

如果近距离观察飞机,我们会发现飞机的蒙皮上有许多钉子,像这样的铆钉工艺,我们在一些大型的桥梁建筑上也经常见到。

据说一架飞机上,这样的铆钉多达上百万颗——那么飞机为什么不直接焊接,而是要选择这种看上去很麻烦的铆钉工艺呢?

为减轻每一克重量而奋斗

航空工业中有一句箴言:“为减轻每一克重量而奋斗。”为减轻飞机重量,飞机制造中会因地制宜地使用尽可能轻的材料。

为了减轻重量,飞机的蒙皮一般都做得很薄。这么薄的蒙皮,要把它们焊接到一起,难度是非常大的。而且有的飞机,机身采用的是铝制材料,耐热性比较差,而焊接工艺在焊接时会产生大量的热量,这对铝制机身的飞机来说,显然是不太合适的。

国际上最先进的客机大量使用复合材料,复合材料也会受到焊接的破坏,不同材料的相互连接必须采用物理方式固定。

铆接更稳定更可靠

小编第一次坐飞机时,坐的是靠近机翼窗户的位置,当飞机遇上气流上下颠簸时,机翼也发生明显的抖动,当时可怕小编给吓坏了…相信不少朋友都见过这样的场景,如果颠簸得比较严重,飞机的机翼会大幅度地上下摆动。

在这个反复的摆动过程中,机翼的蒙皮会被拉伸,或者挤压。如果采用的是焊接工艺,那焊接处在这个反复的应力变化下,强度就会显著下降。日积月累这些焊接的地方,很有可能就会产生一些细小的裂纹,如果没被及时发现,那可就是非常大的安全隐患了。

民用飞机通常要服役十几年,焊缝容易产生金属疲劳问题,连接效果并不理想。而铆接可以减少接件之间的震动传递,从而降低震裂风险,对这种反复的应力变化,牢固度要更好、更可靠一些。

铆接便于量化生产、降低维修成本

焊接质量很大程度上依赖于操作工人的手艺,焊薄了焊厚了,随机性比较大,想要制定统一的标准还是很难的。而铆接工艺采用的这些铆钉,各项参数误差极小,容易进行品控和标准化生产。大家都知道,飞机在制造时,对标准化的要求很高的。

航空工业最讲究的就是质量一致性,一架飞机有百万颗铆钉,生产的第一颗铆钉必须跟之后的数千万颗是一模一样的。这个道理就类似于大飞机本身,制造一架先进的大飞机对于大国来说并不太困难,而制造上万架相同的产品却是一个极大的挑战。

铆钉不会增加气动阻力,反而会减小

有些小伙伴可能会纳闷了:这些看上去凸出来的铆钉,会不会增加飞机的气动阻力?其实,应用于航空制造领域的铆钉,主要是凸头型和埋头型铆钉。在飞机的内部,由于没有气动外形的要求,主要采用成本较低,便于加工的凸头铆钉。

而埋头铆钉主要用于飞机外表需要光滑的部分,能够有效降低飞机阻力,加工过程中对于钉帽和附近结构的公差有严格的要求,当你触摸飞机表面时,几乎感觉不到铆钉的存在。

这项应用带来了显著的成效,根据二战时的相关数据,使用埋头铆钉后,飞机的阻力大约能够减少3%左右。零散的部件,通过铆钉穿针引线,最后变成翱翔天空的大飞机。铆钉在飞机制造中默默无闻,却居功至伟。

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