宋 茹

飞机在恶劣景象条件下翱翔,机翼会发生剧烈抖动,这时候有人会问:“机翼会不会在空中折断?”

事实上,机翼的韧性非常好、安全系数比较高,除了优选材料和设计等方面外,还得益于安全可靠的铆接工艺。
此外,战机弘大的机身并非一体成型,同样是通过铆接工艺,将不同尺寸的蒙皮和机体构造紧密“拼接”起来。

铆接是利用铆钉将多个工件连接起来,小到剪刀、铁钳等生活用品,大到船舶、航天器、桥梁的制造,都采取了铆接工艺。

战机是若何拼接起来的原来全靠这项工艺

自战机出身之日起,铆接工艺被广泛运用于航空工业制造和维修领域。
那么,铆接工艺有什么独特上风?又是如何将战机“拼接”起来的?请看本文解读。

在中国公民革命军事博物馆兵器馆里,陈设着一架编号为079的米格-15歼击机,机身遍布铆钉。
周 乐供图

铆接工艺优点多

战机在高空高速翱翔时,常常经历低温、强风等恶劣环境,给机体构造造成很大磨练。

与汽车车身整体压铸成型不同,战机的构造部件繁芜,须要知足不同构造件的材料、形状、尺寸的连接需求,并担保机体构造紧固。

当代工艺中常见的金属构件连接办法紧张为焊接、铆接和螺栓连接,选择哪种连接办法,与金属材料、形状、厚度、受力方向、利用环境等成分有关。
个中,铆接工艺凭借独特上风脱颖而出,成为战机上利用最广泛的连接办法。

一方面是轻量化的选择。
高速率、高性能始终是战机的永恒追求。
为了能够轻装上阵,一代代战机制造险些“每克必争”,努力“瘦身”,不但采取了铝合金、钛合金等“轻薄款”材料,蒙皮厚度在2到5毫米,这种蒙皮可焊接性能差,极易因焊接管热而破损变形,只能通过物理办法进行固定。

另一方面是翱翔环境的哀求。
战机高速翱翔时,受气流影响会产生颠簸,蒙皮受到各个方向上的拉伸、波折等浸染力,这既哀求连接工艺能够紧固各部件,有效分散各方应力,还要具备抗疲倦、抗裂、抗反复振动等特性。

此外,战机在升级掩护过程中,须要拆卸蒙皮,检讨内部故障问题。
焊接技能实现的是永久性连接,一旦蒙皮上创造裂纹,就不得不将其大面积换新,不仅耗时费力,还增加了维修本钱。
而铆接工艺可以轻松拆装部分蒙皮,维修效率明显提升。

如今,随着航空工业技能发展,铆接工艺从最早单一的手工作业逐步衍生出液压铆接、电磁铆接等新技能,以知足不同材料、不同部位的连接需求。

小小铆钉能量大

近间隔不雅观察飞机,我们会创造蒙皮上有数不胜数“指甲盖”大小的铆钉。
据理解,一架中型客机全身遍布上百万颗铆钉。

航空铆钉的形态互异、种类繁多,常用的有专一铆钉、凸头铆钉等,根据安装环境、连接办法、尺寸大小不同,铆钉的选择也不尽相同。
此外,铆钉本身材料和制造质量关系到铆接工艺可靠性。

早期的铆钉多为木制或骨制的小栓钉。
1916年,英国飞机制造公司的一名科学家取得了可以单面铆接的盲铆钉专利,并广泛运用于航空航天、船舶工业等领域。
后来,随着战机蒙皮材料升级,铆钉材料经历了从铜制、铝制,到钢、镍等金属材质的变革。

一代材料,一代装备。
新型材料的利用,一定会推动武器装备迭代升级。
当前,隐形战机、复合股料的涌现对铆钉提出了更高哀求,以铝合金和钛合金为代表的铆钉逐渐成为“主流”。
个中,铝合金铆钉紧张用于连接蒙皮,而钛合金的强度更高、耐堕落性更好,常日也被委以重任,连接飞机骨架、起落架等部件。

航空产品,质量第一。
铆钉的制造质量同样关键,看似尺寸只有几毫米大小的铆钉,加工精度乃至达到微米级,如何标准化批量制造出合格铆钉,从设计、制造到考验必须步步严格。

目前,不同国家和行业根据实际需求,采取不同的制造标准,如国际标准化组织的ISO 15983、美国航空航天工业协会标准NAS等。
此外,一些航空公司也有自己的铆钉制造标准,比如波音公司的BACR。
无论哪一种标准,都对铆钉的材料、尺寸、无缺性、力学性能、耐堕落性等进行了明确哀求。

实际加工阶段,一枚铆钉的生产工艺包含了材料准备、钉杆拉制、铸造成型、表面处理、头部加工、淬火回火等一系列工序,加工精度哀求极高,并通过特定的字母和数字,给铆钉编上“身份证号”,便于识别和后期追溯。

考验是确保质量合格的主要关口。
这一阶段,铆钉须要进行外不雅观尺寸、拉伸强度、扭矩等方面考验,必要时还会对部分关键指标进行测试,如断裂载荷、耐盐雾等。
经由层层筛选后,铆钉才能够“上岗”。

严苛的制造条件授予铆钉强大能量。
据测算,铆钉的比强度高达1100兆帕,相称于每平方厘米的面积要承受10辆小轿车的重量。
可以说,小小的铆钉凭借其过硬的能力,成为战机翱翔安全的主要担保。

每道工序皆学问

战机制造是一项繁芜工程,须要耗费很多工时。
个中,装置工序占比达到总工时的40%到50%,而装置工序30%以上的劳动量,都花费在铆接上。

之以是耗时长,是由于铆钉数量多,且铆接工艺十分繁芜,在铆接过程中要经历大量的设计与打算。
可以说,每道工序皆学问。

以前辈的五代机铆接为例,为了知足隐身性和气动形状哀求,五代机蒙皮大多采取专一铆钉,与蒙皮共同形玉成部光滑的机体表面,以减少气动阻力。
这种办法对铆接工序有着极高哀求。

第一步定位。
铆接前,须要一系列准备事情,根据铆接位置,对铆钉进行排列布局。
设计师会依据材料力学的事理,针对载荷分布和通报规律进行科学打算,设计合理的铆钉形状和间距。
对付机翼等关键部位,还要以铆钉列阵的形式设计,确保以足够的强度和硬度支撑连接部位。

第二步钻孔。
在前期布局定位的构造件上进行钻孔,钻孔位置必须准确无误,单个孔距不到1毫米的偏差都可能导致全体零件加工失落败。
为此,设计师采取了直接在蒙皮上投影方法,乃至利用AI技能定位,以担保打孔位置的精准度。

实际操作时,装置工人须要在连接件表面加工出一个凹槽,大小与钉帽尺寸同等,使铆钉完备嵌入蒙皮,随后在构造件内侧进行打孔备用。

第三步铆接整形。
在做好定位、钻孔等准备事情后,才正式进入铆接工序,装置工人会将得当的铆钉插入之前打孔位置,用铆枪将铆钉紧实压入形成连接,并对铆接件表面的突出部分整形,使其与其他部件平整连接。

铆接事情结束后,考验职员还将对铆钉的外不雅观进行严格考验,确保钉头整洁、表面都雅,没有歪斜、磕伤和裂纹等毛病,同时对铆接件进行考验,检讨强度是否符合哀求,是否有松动问题,确保其质量合格后才会终极交付。

交付后就可以了吗?当然不是,“售后做事”也必须完备。

当一架战机经由永劫光“风吹日晒”后,难免会涌现“金属疲倦”,“皮肤”上的划伤裂纹难以避免,铆钉也会有一定程度的磨损。
在掩护保养阶段,维修职员要系统检讨战机的整体状态,对松动、断裂、损伤的铆钉进行改换,并对机身涌现的裂纹、堕落再次进行铆接修理,在担保战机整体的强度和气动形状哀求的条件下,只管即便掌握构造重量。

航空工业技能快速发展,带来了铆接技能的日趋成熟。
相信随着自动钻铆、电磁铆接等前辈技能出身,势必会提升战机制造和维修效率,为战机翱翔安全供应可靠担保。

来源: 中国军网-解放军报