國產(chǎn)大飛機C919首架交付航空公司的消息一出，公眾對飛機的關(guān)注越來越來高。

那么，這樣一具龐大的金屬造物，是怎樣誕生的呢？它是如何為我們提供安全舒適的航行體驗的呢？相信大家一定會好奇吧。今天我們就從飛機龐大的機身是如何拼接起來的來聊一聊吧。

龐大的機身怎么拼接起來的呢？

飛機，作為人類工業(yè)文明的明珠，代表著人類文明征服自然的證明，伴隨著百多年的發(fā)展，逐漸走入我們的生活。

鉚釘，這個在工業(yè)設(shè)計與施工中十分常見的物件，在飛機制造過程中扮演著關(guān)鍵的角色。你知道嗎？飛機機身的拼接竟然用到了數(shù)百萬顆鉚釘。

在飛機的組裝過程中，這不起眼的小鉚釘被用來連接及加固機身不同的構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)，用來確保整個飛機的完整性和可靠性。它們需要精心設(shè)計、制造和安裝，并且具有非常重要的功能，可以有效連接和固定各種飛機結(jié)構(gòu)部件，包括機翼、尾翼和機身前中后段等。

鉚釘在飛機結(jié)構(gòu)中的一些運用。圖源：作者

由于飛機在飛行過程中需要承受非常大的風(fēng)壓、重力、慣性力等力量。因此，飛機結(jié)構(gòu)部件之間的連接必須非常堅固和可靠。

鉚釘是一種非常適合飛機制造的連接方式，因為它們可以承受大量的拉伸力和剪切力，并且在不同的溫度和濕度條件下保持穩(wěn)定性。此外，鉚釘也具有較小的空間要求，可以在不影響飛機外觀和氣動性能的情況下完成連接。

雖然使用大量的鉚釘可能會增加制造和維護的成本，但它們可以提高飛機的可靠性和安全性，并確保在極端的情況下仍能保持完整性。因此，鉚釘在飛機制造和維護中仍然是一種不可替代的連接方式。

鉚釘是如何將機身拼起來的？

一般來說，飛機的結(jié)構(gòu)部件是由各種金屬材料組成的，包括鋁合金、鈦合金、不銹鋼等。鉚釘通過穿過兩個或更多結(jié)構(gòu)部件，并在另一側(cè)用鉚釘頭和釘尾之間的沖擊力將它們拉在一起，形成堅固的連接，連接的過程需要鉚釘槍或其他專用工具來實現(xiàn)。

飛機結(jié)構(gòu)部件通常由預(yù)制件構(gòu)成，這些預(yù)制件已經(jīng)鉆好了鉚孔。在組裝過程中，安裝工人將鉚釘插入鉚孔中，并將鉚釘頭部分支撐開。然后，用鉚釘槍在釘尾上施加力，將釘尾彎曲，使其與結(jié)構(gòu)部件牢固地連接起來。

鉚釘通常是由與要連接的結(jié)構(gòu)部件相同或相似的材料制成的，以確保在不同的溫度和濕度條件下保持穩(wěn)定性，并提供最大的連接強度。

我們可以簡單了解下不同材料制成的鉚釘在飛機制造過程中的應(yīng)用：

鋁合金鉚釘：鋁合金鉚釘是最常用的鉚釘之一，因為它們與許多飛機結(jié)構(gòu)部件相似。它們通常用于連接鋁合金結(jié)構(gòu)部件，因為鋁合金鉚釘與鋁合金的腐蝕性能相似，可以在飛機的高濕度環(huán)境下提供最大的連接強度。

鋁合金機身蒙皮及其鉚釘。圖源：作者拍攝

鈦合金鉚釘：鈦合金鉚釘也是常用的鉚釘之一，鈦合金鉚釘比鋁合金鉚釘更強硬、更耐腐蝕，并且可以在更高的溫度下使用。由于鈦合金的價格較高，鈦合金鉚釘通常用于連接需要更高強度和更耐腐蝕性的鈦合金結(jié)構(gòu)部件。

如何安裝鉚釘？

說完了鉚釘?shù)姆N類，想必大家對如何安裝這些鉚釘也很好奇吧。

在飛機制造過程中最常用的施工方式是機械鉚接技術(shù)。熱鉚和冷鉚都是機械鉚接技術(shù)的一種，它們的主要區(qū)別在于鉚接時釘?shù)臏囟取?/p>

熱鉚是指在進行鉚接時，釘處于高溫狀態(tài)，其溫度通常在200~500攝氏度之間。在熱鉚的過程中，先用火爐或者其他加熱設(shè)備加熱釘，使其處于高溫狀態(tài)，然后將熱釘插入兩個需要連接的材料之間，待釘冷卻之后就完成了鉚接。熱鉚適用于連接高強度的材料，如鈦合金等。

冷鉚是指在進行鉚接時，釘處于室溫狀態(tài)。在冷鉚的過程中，鉚釘通過錘擊或者機械加壓的方式壓入兩個需要連接的材料之間，完成鉚接。冷鉚適用于連接低強度的材料，如鋁合金等。

總的來說，熱鉚適用于連接高強度的材料，而冷鉚適用于連接低強度的材料。鉚接技術(shù)的選擇需要根據(jù)具體的材料、結(jié)構(gòu)和要求來決定的。

為什么飛機制造不采用焊接？

在我們熟知的機械連接方法中，焊接也是十分常見的，那飛機制造為什么不采用焊接而使用鉚接呢？這首先要從兩者的區(qū)別開始說起。鉚接和焊接是連接材料的兩種不同的方法，它們的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

連接方式不同：鉚接是通過鉚釘連接材料，而焊接是通過熔化材料并讓它們重新凝固連接在一起。鉚接只是在連接處產(chǎn)生一個孔洞，而焊接則是將兩個或多個材料融合在一起。

材料損傷度不同：鉚接可以在不對材料造成過多損傷的情況下完成連接，因為鉚釘可以在不加熱的情況下壓入材料中。相比之下，焊接需要高溫來融化材料，這會對材料造成一定的損傷。

連接強度不同：焊接通?？梢垣@得更高的連接強度，因為焊接可以在材料中形成均勻的連接。但是在某些情況下，鉚接可以獲得相同的連接強度。

這下大家一定對這小小鉚釘有了更多的了解了吧，飛機制造不是一日之功，是由無數(shù)前輩先驅(qū)在黑暗中不斷摸索下才有了現(xiàn)在的樣子，小小的鉚釘穿針引線般地將飛機機身拼接起來，其中的門道也是別有洞天。

同樣的，技術(shù)不會一直停滯不前，期待將來的技術(shù)進步為我們國家的飛機制造事業(yè)帶來更大的進步。

策劃制作

來源丨上海科技館

作者丨鄭寅，地面工程師；王益熙，上?？萍拣^展教中心科學(xué)老師

責(zé)編丨白莉

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