点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:战机是如何“拼接”起来的?原来全靠这项工艺
首页> 军事频道> 军事要闻 > 正文

战机是如何“拼接”起来的?原来全靠这项工艺

来源:中国军网-解放军报2024-06-07 10:08

一钉一铆“拼”战机

  ■宋 茹

  飞机在恶劣气候条件下飞行,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,战机庞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结构紧密“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,都采用了铆接工艺。

  自战机诞生之日起,铆接工艺被广泛应用于航空工业制造和维修领域。那么,铆接工艺有什么独特优势?又是如何将战机“拼接”起来的?请看本文解读。

在中国人民革命军事博物馆兵器馆里,陈列着一架编号为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

  战机在高空高速飞行时,常常经历低温、强风等恶劣环境,给机体结构造成很大考验。

  与汽车车身整体压铸成型不同,战机的结构部件复杂,需要满足不同结构件的材料、形状、尺寸的连接需求,并保证机体结构紧固。

  现代工艺中常见的金属构件连接方式主要为焊接、铆接和螺栓连接,选择哪种连接方式,与金属材料、形状、厚度、受力方向、使用环境等因素有关。其中,铆接工艺凭借独特优势脱颖而出,成为战机上使用最广泛的连接方式。

  一方面是轻量化的选择。高速度、高性能始终是战机的永恒追求。为了能够轻装上阵,一代代战机制造几乎“每克必争”,努力“瘦身”,不但采用了铝合金、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,极易因焊接受热而破损变形,只能通过物理方式进行固定。

  另一方面是飞行环境的要求。战机高速飞行时,受气流影响会产生颠簸,蒙皮受到各个方向上的拉伸、弯曲等作用力,这既要求连接工艺能够紧固各部件,有效分散各方应力,还要具备抗疲劳、抗裂、抗反复振动等特性。

  此外,战机在升级维护过程中,需要拆卸蒙皮,检查内部故障问题。焊接技术实现的是永久性连接,一旦蒙皮上发现裂纹,就不得不将其大面积换新,不仅耗时费力,还增加了维修成本。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,随着航空工业技术发展,铆接工艺从最早单一的手工作业逐步衍生出液压铆接、电磁铆接等新技术,以满足不同材料、不同部位的连接需求。

  小小铆钉能量大

  近距离观察飞机,我们会发现蒙皮上有数不胜数“指甲盖”大小的铆钉。据了解,一架中型客机全身遍布上百万颗铆钉。

  航空铆钉的形态各异、种类繁多,常用的有埋头铆钉、凸头铆钉等,根据安装环境、连接方式、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,并广泛应用于航空航天、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、镍等金属材质的变化。

  一代材料,一代装备。新型材料的运用,必然会推动武器装备迭代升级。当前,隐形战机、复合材料的出现对铆钉提出了更高要求,以铝合金和钛合金为代表的铆钉逐渐成为“主流”。其中,铝合金铆钉主要用于连接蒙皮,而钛合金的强度更高、耐腐蚀性更好,通常也被委以重任,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,加工精度甚至达到微米级,如何标准化批量制造出合格铆钉,从设计、制造到检验必须步步严格。

  目前,不同国家和行业根据实际需求,采用不同的制造标准,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、完好性、力学性能、耐腐蚀性等进行了明确要求。

  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、锻造成型、表面处理、头部加工、淬火回火等一系列工序,加工精度要求极高,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。

  检验是确保质量合格的重要关口。这一阶段,铆钉需要进行外观尺寸、拉伸强度、扭矩等方面检验,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。经过层层筛选后,铆钉才能够“上岗”。

  严苛的制造条件赋予铆钉强大能量。据测算,铆钉的比强度高达1100兆帕,相当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,成为战机飞行安全的重要保证。

  每道工序皆学问

  战机制造是一项复杂工程,需要耗费很多工时。其中,装配工序占比达到总工时的40%到50%,而装配工序30%以上的劳动量,都花费在铆接上。

  之所以耗时长,是因为铆钉数量多,且铆接工艺十分复杂,在铆接过程中要经历大量的设计与计算。可以说,每道工序皆学问。

  以先进的五代机铆接为例,为了满足隐身性和气动外形要求,五代机蒙皮大多采用埋头铆钉,与蒙皮共同形成整个光滑的机体表面,以减少气动阻力。这种方式对铆接工序有着极高要求。

  第一步定位。铆接前,需要一系列准备工作,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原理,针对载荷分布和传递规律进行科学计算,设计合理的铆钉形状和间距。对于机翼等关键部位,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。在前期布局定位的结构件上进行钻孔,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整个零件加工失败。为此,设计师采用了直接在蒙皮上投影方法,甚至使用AI技术定位,以保证打孔位置的精准度。

  实际操作时,装配工人需要在连接件表面加工出一个凹槽,大小与钉帽尺寸一致,使铆钉完全嵌入蒙皮,随后在结构件内侧进行打孔备用。

  第三步铆接整形。在做好定位、钻孔等准备工作后,才正式进入铆接工序,装配工人会将合适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,并对铆接件表面的凸起部分整形,使其与其他部件平整连接。

  铆接工作结束后,检验人员还将对铆钉的外观进行严格检验,确保钉头整齐、表面美观,没有歪斜、磕伤和裂纹等缺陷,同时对铆接件进行检验,检查强度是否符合要求,是否有松动问题,确保其质量合格后才会最终交付。

  交付后就可以了吗?当然不是,“售后服务”也必须完备。

  当一架战机经过长时间“风吹日晒”后,难免会出现“金属疲劳”,“皮肤”上的划伤裂纹难以避免,铆钉也会有一定程度的磨损。在维护保养阶段,维修人员要系统检查战机的整体状态,对松动、断裂、损伤的铆钉进行更换,并对机身出现的裂纹、腐蚀再次进行铆接修理,在保证战机整体的强度和气动外形要求的前提下,尽量控制结构重量。

  航空工业技术快速发展,带来了铆接技术的日趋成熟。相信随着自动钻铆、电磁铆接等先进技术诞生,势必会提升战机制造和维修效率,为战机飞行安全提供可靠保证。

[ 责编:丁玉冰 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2024海洋合作发展论坛在青岛开幕

  • 探洞研学欢乐多

独家策划

推荐阅读
据日前召开的全国农业科技工作会议消息:围绕建设农业强国战略需求,我国将谋划设立一批重点实验室、大科学装置,建设一批农业科学实验站和数据中心,大力发展新型研发机构,抓好国家农业高新技术产业示范区建设。
2024-10-25 09:16
钙钛矿太阳能电池作为一种新兴清洁能源,为光伏行业高质量发展注入了新动能。近日,北京大学联合国内外多个研究组,提出高密勒指数晶面相干生长提升钙钛矿太阳能电池性能的新策略。相关研究成果发表于《自然》。
2024-10-25 09:12
24日,国家航天局在北京举办实践十九号卫星载荷交付仪式。此次交付的实践十九号卫星搭载载荷包括主粮作物、经济作物、微生物航天育种载荷以及空间技术试验载荷等二十大类。
2024-10-25 09:08
“1公斤DNA便可以装下全世界数据。”日前,北京大学张成、钱珑联合研究团队与合作者提出了一种全新的并行“印刷”DNA存储策略,成功将信息打印在DNA分子之上,犹如在白纸上批量印刷信息。
2024-10-25 09:03
日前,国仪量子发布全球首个AI电子顺磁共振波谱仪,该系列产品不仅具备AI功能,还将关键核心指标——信噪比提至全球最高水平的10000:1,取得顺磁共振波谱学领域的重大突破。
2024-10-25 09:02
一项研究表明,自2001年以来,全球由森林火灾产生的二氧化碳排放量激增了60%。相关研究10月17日发表于《科学》。
2024-10-24 09:12
近日,中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》(下称“规划”)。规划提出了中国有望取得突破的五大科学主题和17个优先发展方向。其中,在“宜居行星”主题中,太阳系考古、地外生命探寻等优先发展方向备受关注。
2024-10-24 09:17
免疫检查点阻断(ICB)是一种重要的癌症疗法,遗憾的是,该疗法应答率偏低——对少数产生应答的患者疗效显著,对大部分患者却难以奏效。因此,如何提高ICB治疗应答率成为癌症治疗的一个关键问题。
2024-10-24 09:11
近日,西北工业大学物理科学与技术学院教授臧渡洋团队成功制备出地球上最“长寿”气泡,在声悬浮条件下气泡保持时间可达23分36秒,且在被直径0.8毫米的热铜针穿透时,悬浮气泡仍能保持不破裂。
2024-10-24 09:10
近日,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)发布了一项引人注目的研究成果:科研人员以地球玄武岩为原料模拟火星壤,并通过熔融拉丝技术,将其制备成连续模拟火星壤纤维。这意味着未来人类有望就地取材,建设火星基地。相关研究论文于日前发表于国际期刊《交叉科学》。
2024-10-24 09:08
科学技术的发展让人们获益,又带来一些问题和挑战。
2024-10-24 09:05
10月23日是今年的霜降节气。有人会问,“霜降”的霜从哪里“降”?是像雨和雪一样从天上降下来吗?二十四节气中,霜降与白露、寒露等都反映了气温下降带来的变化,露和霜又有什么区别?
2024-10-23 09:37
中国科学院南海海洋研究所(以下简称南海海洋所)研究员詹海刚团队与澳大利亚联邦科学与工业研究组织研究员冯明等合作,首次从全球尺度上揭示了涡旋在驱动海洋次表层热浪/冷浪事件中的关键作用,并指出涡旋会放大全球变暖对次表层极端温度的影响,加剧强热浪/冷浪的发生。近日,相关研究成果发表于《自然》。
2024-10-23 09:35
银线飞架,纵横神州。只用0.00526秒,就可以把青海的绿色能源输送到1500多公里之外的河南;一秒的输电量足够一个家庭使用两年……这就是神奇的特高压输电工程。
2024-10-23 09:29
随着科幻氛围日渐浓厚,我国科幻创作队伍和读者队伍都在迅猛增长,科幻作家的创作热情高涨,中国必将成为科幻文学创作的热土。
2024-10-23 09:22
近日,中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》,规划部署了我国在空间科学研究领域拟突破的五大科学主题和17个优先发展方向。
2024-10-23 09:19
记者21日从中国科学技术大学先进技术研究院了解到,由该院孵化的中科永安(安徽)科技有限公司实施的新一代智能化环保型压缩空气泡沫高效灭火技术工程化研发项目,近日通过安徽省重大科技成果工程化研发项目验收。该技术通过优化泡沫生成与喷射系统,可应用于各类复杂火灾场景中高效灭火,尤其对锂电池灭火具有显著效果。
2024-10-22 11:09
近日,香港城市大学(以下简称港城大)成功研发出新型器件结构,可大幅提升钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率,并简化生产工序、降低成本。研究显示,团队在改善二氧化锡层的氧空位缺陷后,器件的能源转化效率已超25%。
2024-10-22 11:09
记者21日从中国科学院国家天文台获悉,我国首个暗能量射电探测实验项目——天籁实验阵列,成功被平方公里阵(SKA)大射电天文台组织认证为SKA探路者项目,将为SKA提供新的科学探索机遇。
2024-10-22 11:08
科研工作不仅需要扎实的理论基础和实践能力,更需要坚定的理想信念和持之以恒的毅力。
2024-10-22 11:07
加载更多