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为何飞机蒙皮要用几百万颗铆钉连接?为何不用无缝焊接呢?

2023-07-31 08:13:10  来源:宇宙天文眼

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战机是空军的利器,它们的外形和结构都经过精心设计,以适应高速飞行和复杂的空战环境。有人可能注意到了,战机的蒙皮上布满了密密麻麻的小圆点,那些就是铆钉。为什么战机要用百万颗铆钉而不是焊接来连接蒙皮呢?


(资料图片)

铆接的历史

铆接是一种将两个或多个金属件固定在一起的方法,它的原理是将一个金属棒(铆钉)的一端加热,然后穿过金属件的孔洞,再用锤子或机器将另一端敲扁,形成一个头部,从而将金属件紧密地连接起来。

铆接的历史可以追溯到古代,最早的铆接是用于制作铠甲和盾牌的。在中世纪,它被广泛用于建造教堂和桥梁,例如巴黎圣母院和伦敦塔桥。

随着工业革命的到来,铆接在铁路、船舶和建筑领域得到了更大的发展,例如美国自由女神像就是用铆接将铜片固定在钢架上的。

到了20世纪初,铆接才开始应用于飞机制造,第一次世界大战期间,铆接被用于制造各种战斗机和轰炸机,例如德国的戈塔G.IV和英国的S.E.5。从那时起,铆接就成为了战机制造的重要技术之一。

战机要用铆接而不用焊接呢?

首先,铆接比焊接更适合战机蒙皮的材料和结构。战机蒙皮一般是由轻质、高强度、耐腐蚀的金属或合金制成,比如铝合金、钛合金、不锈钢等。

这些材料在高温下容易变形或损失性能,而铆接不需要加热,可以保持材料的完整性和稳定性。另外,战机蒙皮的结构一般是由多层板片组成,每层板片都有不同的形状和功能,比如隔热层、防雷层、隐身层等。

这些板片之间需要有一定的间隙和弹性,以适应飞行中的温度变化和气压变化。而铆接可以在板片之间留出一定的空隙,同时又能保证牢固性和密封性。而焊接则会使板片之间紧密连接,失去弹性和间隙,容易导致开裂或泄漏。

其次,铆接比焊接更方便战机的制造和维修。战机的蒙皮是由许多不同形状和大小的板片拼接而成,每个板片都需要精确地切割和拼合,以保证战机的外形和气动性能。而铆接可以在任何位置和角度进行,只要有合适的铆钉和铆枪就可以。

而焊接则需要特定的设备和环境,比如电源、防护设备、通风设备等,而且在某些位置和角度很难进行。另外,战机在使用过程中可能会遭受损伤或磨损,需要及时地维修或更换蒙皮。

而铆接可以很容易地拆卸和安装,只要用钻头将铆钉打掉就可以。而焊接则需要用切割设备将焊缝切开,然后再重新焊接,这样既费时又费力。

综上所述,铆接比焊接更适合战机蒙皮的连接方式,它有着许多优点和优势。但是,铆接也有一些缺点和挑战,比如如何减少铆钉对战机隐身性能的影响,如何提高铆接的自动化程度和效率等。

铆接与中国战机发展史

铆接在中国战机的发展历史上起到了不可或缺的作用。从最早的仿制苏联米格-15战机,到自主研制的歼-5、歼-6、歼-7等第一代和第二代战机,再到现在的歼-10、歼-11、歼-15、歼-16、歼-20等第三代和第四代战机,铆接都是连接蒙皮和机身结构的主要方式。

在1950年代初期,中国开始仿制苏联米格-15战机,但由于当时国内工业基础薄弱,铆钉等零部件都需要从苏联进口。

为了节约成本和时间,中国工程师们想出了一个办法:把苏联提供的图纸上标注的每个铆钉都缩小一号,这样就可以节省大量的铆钉,并且不影响战机的质量。这个方法被称为“小一号法”,是中国战机制造业的一个创举。

在1960年代末期,中国开始自主研制歼-8战机,这是一种双发、双垂尾、大型拦截机,也是当时世界上最大的单座战斗机之一。由于歼-8战机的蒙皮面积很大,而且形状复杂,所以需要用大量的铆钉来连接。

为了提高生产效率和质量,中国工程师们开发了一种新型的自动铆接设备,可以在一次操作中完成多个铆钉的打入和压紧。这种设备被称为“多头自动铆接台”,是当时国内外最先进的铆接设备之一。

1990年代中期,中国开始研制歼-10战机,这是一种单发、三角翼、全动尾翼、全天候多用途战斗机,也是中国第一款完全自主设计并具有国际水平的第三代战斗机。

由于歼-10战机采用了大量的复合材料来降低重量和雷达反射面积,所以需要用特殊的铆钉来连接金属和复合材料。为了解决这个问题,中国工程师们引进了一种新型的盲铆钉(blind rivet),它可以在只能从一面打入铆钉,而不需要在另一面压紧。

这种盲铆钉不仅可以节省空间和时间,而且可以提高连接的密封性和强度。这种盲铆钉被广泛应用在歼-10战机的机翼、机身和尾翼等部位。

最后,我们再来看看中国最新的第四代战斗机歼-20,这是中国首款具有全球影响力的战斗机。歼-20战机在设计和制造上采用了许多创新的技术,其中就包括铆接技术。

为了实现隐形效果,歼-20战机的蒙皮和机身结构之间的缝隙必须控制在极小的范围内,这就对铆接的精度和质量提出了极高的要求。

为了满足这个要求,中国工程师们开发了一种新型的激光测量和控制系统,可以在铆接过程中实时监测和调整铆钉的位置和深度,确保每个铆钉都达到最佳的连接效果。这种激光测量和控制系统被称为“智能铆接系统”,是目前国际上最先进的铆接系统之一。

铆接在中国战机发展史上有着重要的作用,它不仅是连接蒙皮和机身结构的基本方式,而且是推动战机技术进步和创新的重要因素。铆接是一种既传统又现代的技术,展示了中国战机制造业的成就和魅力。

铆接在其他国家的战机应用

铆接不仅在中国战机上有着广泛的应用,也在世界其他国家的战机上有着重要的作用。从第一次世界大战开始,铆接就成为了战机制造的主流技术,随着战机技术的进步和发展,铆接也不断地进行创新和改进。

在第一次世界大战期间,铆接主要用于连接木质和金属的蒙皮和机身结构,如德国的阿尔巴托斯(Albatros)系列战斗机和英国的S.E.5a战斗机。这些战机的蒙皮多为帆布或胶合板,铆钉多为铜制或铝制,铆接工艺多为手工操作。这些战机虽然简陋,但也展现了铆接的基本原理和功能。

在第二次世界大战期间,铆接开始用于连接全金属的蒙皮和机身结构,如美国的P-51野马(Mustang)战斗机和日本的零式(Zero)战斗机。这些战机的蒙皮多为铝合金或镁合金,铆钉多为钢制或镍制,铆接工艺多为半自动或全自动操作。这些战机在速度、航程、火力等方面都有了很大的提升。

在冷战期间,铆接开始用于连接复合材料和隐形材料的蒙皮和机身结构,如苏联的米格-29(MiG-29)战斗机和美国的F-117夜鹰(Nighthawk)隐形攻击机。

这些战机的蒙皮多为碳纤维或玻璃纤维等复合材料,或者涂有吸波材料或隐形涂层等隐形材料,铆钉多为特殊合金或塑料等非金属材料,铆接工艺多为盲铆或精密铆等特殊方式。这些战机在隐形性、灵活性、耐久性等方面都有了突破,也展示了铆接的灵活性和精密性。

在21世纪初期,铆接开始用于连接超级复合材料和超级隐形材料的蒙皮和机身结构,如欧洲的台风(Typhoon)战斗机和美国的F-22猛禽(Raptor)战斗机。

这些战机的蒙皮多为陶瓷或金属基等超级复合材料,或者涂有纳米材料或电磁材料等超级隐形材料,铆钉多为智能材料或纳米材料等高科技材料。这些战机在超音速、超视距、超隐形等方面都达到了前所未有的水平,也证明了铆接的先进性和创新性。

通过以上几个例子,我们可以看到,铆接在世界其他国家的战机上也有着广泛的应用和发展,它不仅是适应不同时代和不同需求的连接技术,而且是推动战机技术革命和变革的重要力量。

结语

通过本文,相信大家对战机的铆接技术有了一定的了解。战机的铆接技术不仅是一门科学,也是一门艺术。每一颗铆钉都是战机制造者的心血和智慧的结晶,每一架战机都是铆接技术的杰作。我们应该为我们国家拥有这样的高水平的铆接技术而感到自豪,也应该为我们国家能够生产出这样的优秀的战机而感到骄傲。

当然,战机的铆接技术还有很多值得探讨和研究的问题,比如如何提高铆接质量和效率,如何减少铆接对战机隐身性能的影响,如何利用新型材料和工艺进行铆接等等。这些问题需要我们不断地学习和创新,才能让我们的战机更加先进和强大。

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