【物理科普】为什么宁愿用百万颗铆钉拼接飞机,也不愿选择焊接?

【物理科普】为什么宁愿用百万颗铆钉拼接飞机,也不愿选择焊接?

▌飞机也爱减肥

「为减轻每一克重量而奋斗。」是每个飞机的座右铭。跟人类学到的

所以,作为飞机衣服的蒙皮也流行轻薄款。例如C919采用较大比例复合材料来减少飞机的结构重量。

而过于轻薄的蒙皮会增加焊接的难度,且蒙皮的复合材料更容易受到焊接的破坏,因而不同材料还得靠铆钉连接。

C919与国旗的合影。图源:央视新闻

▌飞机上的钉子有特异功能

飞机上铆钉的比强度要求高达1100兆帕,相当于1平方厘米的面积上要承受10辆小轿车的重量。

铆钉的加工精度达到微米级控制。第一颗跟之后的数千万颗几乎是一模一样的。

一微米约等于成人头发直径的八十分之一,图源:科技日报

除此之外,上百万个铆钉并不阻碍飞机飞行。二战相关数据显示,实心埋头铆钉能使飞机阻力减少3%。

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所以,铁打的流水线生产的铆钉各项参数误差极小,不管是量化生产还是品控上都值得信赖。

如果使用焊接技术连接飞机蒙皮,生产质量全靠焊工的手艺。焊接过薄过厚都会让飞机存在更多安全隐患。

而胶粘剂目前不能抵抗高温,因而哪怕飞机全身都是胶粘起来的,发动机等关键部位也只能用「可靠的」铆钉固定密封。

▌铆钉能让飞机长寿

飞机每次飞行结束都需要检修。而铆钉的可替代性、稳定性等诸多优点,能让飞机「服役」更久。

图源:西安航空基地

👉铆钉断裂了怎么更换?

一般使用「冷冻铆钉」来替换。即铆钉在淬火处理后迅速冷冻起来,使用时必须在十五分钟之内铆接完毕。

这种「冷冻铆钉」的强度在常温条件下会增加,从而加强铆接结构的稳定性。

机身内部框架需要大量铆钉连接,图源:空客官网

👉铆钉松动了会怎样?

一颗钉子的松动可能会导致飞机显示故障信息,这就需要检修飞机的员工昼夜加班来找滥竽充数的钉子。

2016年,为了排除一架A320的飞机故障,检修员工持续奋战三天三夜,在对所有故障可能逐一排查之后,最终在数百根直径不到1毫米的数据插钉中发现松动的一根。

飞机铆装工人。图源:北京青年周刊

虽说排除钉子故障的工作量大,但是不必担心。航空螺钉是自锁的,松动的几率也是微乎其微。

因而,受到种种限制,目前见到的飞机大多都是钉子钉起来的。

零散的飞机蒙皮通过铆钉穿针引线,最后才能成为空中战袍,才能让襟翼灵活舞动。

相关链接:关于压铆工艺

压铆是一种铆接方法,指的是在铆接的工程当中,利用外部压力改变材料的塑性,从而进入铆装螺钉、螺母结构里的专用预制槽中,使得零件之间达到可靠连接的方法。

普通低碳钢、铝合金板、铜板等材料,通常用于压接压铆螺母柱。而一些材质过硬的材料,例如不锈钢以及高碳钢板材等,一般使用特殊的、硬度很高铆螺母柱,所以在一般的压铆螺柱和压铆螺母钣金零件当中,很少会使用不锈钢。压铆螺钉、螺母与压铆螺柱一样,较少的采用不锈钢。

通过对压铆工艺的分析以及常见压铆件及其工艺的介绍,并结合压铆工序的质量控制方法,对压铆工艺进行了探讨。

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