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在波音787和空客A350XWB問世前,現(xiàn)代飛機的主要制造材料是鋁合金。這種材料有一個突出的特點——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)過于復雜,而且難以保證工藝穩(wěn)定性。對于同一種材料來說,越薄越不容易焊接。飛機蒙皮厚度一般只有2毫米左右,即便能夠焊接,難度也會很大,非一般操作人員能夠勝任,不利于飛機批量生產(chǎn)。
波音787和空客A350XWB機體以復合材料為主,這些復合材料是多種單一材料通過復合的方法,再經(jīng)過特殊工藝制成的,焊接的難度比鋁合金還要大,制造商幾乎不使用焊接。 飛機在高空高速飛行時,機身蒙皮承受的是拉力。發(fā)動機在工作時存在振動,同時飛機自身也會產(chǎn)生振動。飛機在每個航班中經(jīng)歷的各種力都是不斷變化的,會存在疲勞問題。而拉力、振動和疲勞,都是引起焊接性能退化的主要原因。 飛機在這樣的環(huán)境中長時間工作,就可能在焊接處萌生細小裂紋。更可怕的是,接下來裂紋會沿著焊縫一直擴大,甚至導致飛機在空中解體,發(fā)生機毀人亡的慘劇。
而鉚接和螺接具有很好的抗振動、抗疲勞等特點,而且由于有連接孔的存在,天然地具有抗裂紋繼續(xù)擴大的能力。 飛機的使用壽命一般都在20年以上,機體內(nèi)有很多復雜而精密的儀器,在長時間使用過程中,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,飛機的蒙皮就要全部進行更換,這樣會增加維修費用和單次維修難度。即便不發(fā)生任何設(shè)備故障,也需要定期對飛機進行檢查和維護,包括需要把連接的部位拆開進行檢查和維護。焊接是一種不可拆卸連接,一旦拆開,結(jié)構(gòu)就被破壞了。 |
