航天科普:飛機(jī)出廠前為什么要扎“針灸”
發(fā)布時(shí)間:2020-06-23
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飛機(jī)與船舶都是現(xiàn)代主要的交通運(yùn)輸工具,結(jié)構(gòu)都是桁梁殼體,且基本都是金屬材質(zhì),硬要說(shuō)最大的區(qū)別就是,一個(gè)是生活在水里,一個(gè)是翱翔在藍(lán)天。其實(shí)兩者在加工工藝上也是天壤之別。

焊接是現(xiàn)代制造業(yè)中被廣泛采用的一項(xiàng)工藝,具有速度快、密封性好等優(yōu)點(diǎn),在航天、船舶和汽車制造中大顯身手。那么造船廠和飛機(jī)制造廠里是什么景象呢。

你經(jīng)??吹酱瑝]里是這樣的景象:星光燦爛

而飛機(jī)制造廠里確實(shí)這樣:飛機(jī)仿佛在被扎針灸

那么飛機(jī)與船舶在制造過(guò)程中為什么有這么大的差異

首先,是飛機(jī)的制造材料造成的。

在波音787和空客A350XWB問(wèn)世前,現(xiàn)代飛機(jī)的主要制造材料是鋁合金。這種材料有一個(gè)突出的特點(diǎn)——焊接性能極差。采用傳統(tǒng)的焊接方式焊接后,焊接區(qū)域局部有應(yīng)力集中,使得金屬變脆,而且易產(chǎn)生砂眼、氣泡、微裂紋等缺陷,使得結(jié)構(gòu)在這些位置的性能低于非焊接區(qū)。這在飛機(jī)制造中是不能接受的。雖然現(xiàn)在也有一些特殊的焊接工藝,比如攪拌摩擦焊接和激光焊接,但相關(guān)技術(shù)過(guò)于復(fù)雜,而且難以保證工藝穩(wěn)定性。對(duì)于同一種材料來(lái)說(shuō),越薄越不容易焊接。飛機(jī)蒙皮厚度一般只有2毫米左右,即便能夠焊接,難度也會(huì)很大

其次,是飛機(jī)的工作特性造成的。

飛機(jī)每天會(huì)經(jīng)歷多次起降的沖擊,顛簸, 地面高空溫度差,南北氣候差異,飛機(jī)在高空高速飛行時(shí),飛機(jī)相當(dāng)于是一個(gè)被充了氣的金屬殼體 ,要承受飛機(jī)內(nèi)外壓力差 ,而這種壓差受力轉(zhuǎn)換成機(jī)身蒙皮的是拉力。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)存在振動(dòng),同時(shí)飛機(jī)自身也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),飛機(jī)在每個(gè)航班中經(jīng)歷的各種應(yīng)力都是不斷變化的,都會(huì)存在疲勞問(wèn)題,而拉力,振動(dòng),疲勞,都是引起焊接性能退化的主要原因,。

飛機(jī)在這樣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作,就可能在焊接處萌生細(xì)小裂紋。更可怕的是,接下來(lái)裂紋會(huì)沿著焊縫一直擴(kuò)大,甚至導(dǎo)致飛機(jī)在空中解體,發(fā)生機(jī)毀人亡的慘劇。而鉚接和螺接具有很好的抗振動(dòng)、抗疲勞等特點(diǎn),而且由于有連接孔的存在,天然地具有抗裂紋繼續(xù)擴(kuò)大的能力。

最后,是飛機(jī)的使用特性造成的。

飛機(jī)的使用壽命一般都在幾十年以上,機(jī)體內(nèi)有很多復(fù)雜而精密的儀器,在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中,各種器件都有可能出現(xiàn)不同程度的損壞,采用鉚接便于維修和更換。如果采用焊接的話,飛機(jī)的蒙皮就要全部進(jìn)行更換,這樣會(huì)增加維修費(fèi)用和單次維修難度。即便不發(fā)生任何設(shè)備故障,也需要定期對(duì)飛機(jī)進(jìn)行檢查和維護(hù),包括需要把連接的部位拆開(kāi)進(jìn)行檢查和維護(hù)。焊接是一種不可拆卸連接,一旦拆開(kāi),結(jié)構(gòu)就被破壞了。

飛機(jī)蒙皮鉚釘常用的緊固方法;



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