飞机为什么要用铆钉,而不是焊接?这么说吧,用焊接造飞机相当于拿502胶水粘航天飞机,看着严丝合缝,飞上天就能表演“空中解体”。 根据中国商飞、空客、波音等公开资料,一个飞机最核心的结构要求就是轻而强。 飞机要飞上天,所有多余的重量都会直接变成能耗负担,所以在航空制造标准里,每一颗螺丝、每一块蒙皮的工艺选择,背后都是权衡。 焊接虽然能让金属紧密结合,但它并不适合承受飞机运行时产生的周期性应力。 飞机起飞、巡航、着陆,每一次气压变化、温度差异,都会在机体上不断积累微小裂纹。 如果整体结构是焊接在一起的,裂纹很容易沿着焊接缝扩散,把局部问题变成整体损伤。 而铆钉的好处就在这时体现出来,铆接点能有效阻断裂纹继续扩散,局部受力不会连带“牵一发而动全身”。 对于飞机安全来说,这种“阻断”比紧实更重要。 再说一个很多人忽略的点,飞机蒙皮和内部骨架往往使用不同的铝合金、钛合金或者复合材料。 不同材料的热膨胀系数不同,如果采用焊接,温度一升高一降低,结合界面就会产生应力不匹配,久而久之极易变形开裂,而铆接不会产生这种问题。 早在二战时期,美国波音公司就做过大量实验,证明同样的机体结构,如果用焊接,飞行几十个小时后就可能出现明显的疲劳裂缝,而用铆钉则可以稳定上千小时乃至更久。 客机的寿命往往以数万次起降作为考核指标,铆接的长期稳定性远远强于焊接。 既然焊接不适合,那是不是现代先进技术完全不用焊?事实并不是。 根据空客与美国材料与试验协会的公告,航空制造里确实使用过激光焊接、摩擦搅拌焊等先进工艺,但它们主要用在部分局部结构,尤其是大块铝合金板材拼接处。 而在整体机身关键部位,特别是受力复杂的舱段,仍然离不开铆钉。 换句话说,现代飞机制造工艺是混合化的,但铆钉依然是主力。 在二战时期,英国研制的“彗星”喷气式客机,采用了当时相对激进的金属拼接和焊接技术,结果在服役没多久,就接连发生机毁人亡事故。 后来经过调查发现,机身结构由于焊接导致疲劳裂纹无法抑制,最后导致飞机在空中解体。 这次事故成为航空制造史上著名的安全案例,此后各国制造飞机时,莫不视蒙皮拼接为核心安全问题,坚持铆接优于焊接的原则。 现代随着航空航天产业的全球化发展,连接技术也从民用航空延伸到航天器。 公开资料显示,火箭和航天飞机外壳的一部分,也用了类似铆接或者螺栓的机械连接方式。 原因同样在于,焊接容易造成不可控的材料疲劳,而机械连接点则能在极端环境下保持可靠。 今天的火星探测器、空间站舱段对接,也采取复杂的机械连接装置,这与飞机上的铆接原理是一致的。 飞机跟其他工业品不一样,零件拼接处不是只求平整,而是要经历上万次冷热循环和长期震动考验。 今天我们坐上高速安全的民航客机,能在万米高空平稳飞行,这背后就是无数这样的“小点”构成的“大安全”。
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