100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему в авиации используют заклепки? Причины, фото и видео

Почему в самолетах используются заклепочные соединения, а не сварные?

Практически все коммерческие самолеты, от Airbus A330 до Boeing 787, производятся с использованием заклепочных соединений, а не сварных. Существуют разные способы соединения двух материалов заклепками, в том числе внахлестку и стык. Однако все они так или иначе используются для постоянного и надёжного соединения двух компонентов. На первый взгляд, сварку в данном случае также можно использовать для соединения двух компонентов.

Хотя сварка существует с 1800-х годов и является эффективным способом соединения материалов, заклепки имеют несколько преимуществ в авиастроении, таких как простота осмотра, обслуживания и восстановления. А типичная малая толщина обшивки самолета также делает ее менее подходящей для применения сварных швов.

Безусловно, когда заклепки лишь были изобретены, они ковались вручную, были громоздкими и дорогими. Первая машина, способная производить стальные заклепки, была изобретена в 1836 году, и лишь в 1920-х и 30-х годах заклепки начали использоваться в самолетах. Хотя технология заклепок может показаться простой, у нее есть множество уникальных преимуществ, которые делают ее идеальной для проектирования самолетов.

Алюминий не терпит тепла

Одна из причин, по которой самолеты изготавливаются с применением заклепок, а не сварных швов, заключается в том, что алюминиевые материалы, используемые в их конструкции, не переносят тепло. Большинство коммерческих самолетов имеют алюминиевый корпус. Алюминий не только недорог и легкодоступен; он также легкий. Используя алюминий для изготовления корпусов самолетов, компании-производители авиакосмической отрасли могут создавать более легкие летательные аппараты, которые более экономичны, чем их аналоги из других металлов. Но алюминий структурно становится слабее под воздействием тепла, в том числе и тепла от сварки, поэтому большинство производителей летательных аппаратов предпочитают соединять стыки с помощью заклепок.

Заклепочные соединения прочнее

Самым большим преимуществом использования заклепочных соединений в самолетах является то, что они прочнее и долговечнее сварных соединений. Когда два компонента свариваются вместе, соединяются только внешние части компонентов. А вот заклепка соединяет два компонента изнутри, обеспечивая более прочное и долговечное соединение. Это особенно важно для самолетов, поскольку полет со скоростью до 800-900 километров в час на высоте до 12000 метров над уровнем моря создает серьезную нагрузку на соединения и стыки в корпусе самолета.

Заклепочные соединения легче проверять и обслуживать

Заклепочные соединения более просты в инспекции, чем сварные. Можно достаточно быстро осмотреть заклепочное соединение, чтобы убедиться, что два соединенных компонента надежно закреплены. В случае сварного соединения необходимо использовать машину или устройство для проверки соединяемых компонентов. Не существует легкого, простого и при этом эффективного способа визуального осмотра сварного соединения. Поэтому компании-производители авиакосмической отрасли используют заклепочные соединения, чтобы упростить процесс производства и обслуживания своих самолетов.

Даже с заклепочными соединениями некоторые коммерческие самолеты все еще имеют сварные детали. Однако для критически важных компонентов корпуса самолета заклепки предпочтительнее из-за их способности выдерживать экстремальные нагрузки, не ломаясь или не подвергаясь иным повреждениям. Для авиакосмических компаний это более безопасный и эффективный способ создания самолетов.

Типы заклепок в авиации

Как и все другие компоненты самолета, используемые в нём заклепки должны быть изготовлены в соответствии со спецификациями и внутриотраслевыми стандартами, чтобы гарантировать, что они могут выдерживать нагрузку. Заклепки входят в такие группы:

  • 5056
  • 2117-Т
  • 2024-Т
  • 2017-Т
  • 1100

Это пять классов заклепок, которые легко доступны и могут использоваться на самолетах. Они обычно изготавливаются из алюминиевого сплава, как и корпус самолета; Заклепки из мягкой стали также используются для соединения стальных деталей в самолетах, а также заклепки 5056, сделанные из магниевого сплава, устойчивого к коррозии.

Читайте так же:
Все ли атомы имеют одинаковый возраст?

Почему бы не использовать винты или шурупы для сборки самолета?

Самая важная причина использования заклепок вместо винтов заключается в том, что заклепки намного лучше выдерживают вибрацию. При установке заклепки она расширяется и заполняет отверстие. Когда винт установлен, он поворачивается головкой и зацепляется резьбой по бокам металла, что может легко ослабить крепление при постоянной вибрации на высоких скоростях. Заклепки также значительно легче винтов, что делает их идеальным вариантом при сборке самолетов.

«Почему в авиации используют заклепки?»

Огромные крылатые машины, преодолевая земное притяжение и устремляясь в небо, каждый день перевозят через океаны и континенты тысячи пассажиров, миллионы тонн грузов.

Те, кто впервые проявляет интерес, как происходит конструирование и сборка самолётов, крайне удивляются, что фюзеляж, крылья и стабилизаторы, изготавливаемые из металла, соединяются не сваркой. До сих пор эта наиболее ответственная технологическая операция осуществляется с помощью клёпки. На корпусе современного широкофюзеляжного лайнера можно насчитать до 30 миллионов заклёпок.

hello_html_311987bc.jpg

Причины использования заклепок

Не каждый металл можно соединить с помощью сварки. Казалось бы, авиастроителям довольно легко шагать в ногу со временем. Уже давно можно было по примеру корабелов повсеместно перейти на применение современных методов сварки металлов. Но там, где комплекс наук, изучающих теорию и практику полётов воздушных судов (физика, химия, механика, аэродинамика), должен идти в авангарде, именно он решительно тянет конструкторов назад. Дело в том, что основные материалы для изготовления самолётов – титан и современные тугоплавкие соединения металлов на основе алюминия.

Технология сварки предусматривает перед стыковкой металлов их нагрев до температур плавления. При деформации и последующем затвердевании они испытывают значительное остаточное механическое напряжение. Это может вызвать явление, именуемое «усталостью металла», а в дальнейшем – разрушение.

Такое поведение основного конструкционного материала категорически неприемлемо при эксплуатации воздушных судов:

на взлёте и при посадке;

в зонах повышенной турбулентности (горизонтальный полёт на больших высотах).

hello_html_4ee926.jpg

Из соображений безопасности воздушных перевозок клёпка остаётся основным способом соединения листового металла при сборке корпусов и плоскостей самолётов.

Клепка и ее преимущества

Клёпкой называется неразъёмное соединение узлов с помощью заклёпок. Склёпывают конструкции, подвергающиеся воздействию нагрузок, которые действуют параллельно относительно плоскости соприкосновения. Правильно соединённый с помощью заклёпок металлический узел (бывает прочным, плотным, или прочноплотным) способен долгое время выдерживать два основных типа механических нагрузок:

Главным преимуществом клёпки в авиастроении остаётся неприкосновенность физико-химической структуры соединяемых материалов, отсутствие нагрева и коробления поверхностей.

hello_html_aab486a.png

Двухрядное заклёпочное соединение внахлёстку (внакрой)

В авиастроении применяются многорядные соединения внахлёст или встык, с цепной структурой заклёпочного ряда. Для обеспечения стойкости клёпаных соединений авиастроители обрабатывают их специальными герметиками. В первую очередь, учёные ищут приемлемый способ сварки авиационных конструкций, учитывая исключительную трудоёмкость клёпки. Весь процесс осуществляется вручную, с применением подручных механических средств.

Слово за наукой

Практика металловедения показывает, что в последнее время учёные, работающие над созданием универсальной технологии сварки тугоплавких металлов и сплавов, достигли значительных успехов. Помощь в этом должны оказать ультрасовременные технологии. Ближе всех к решению проблемы подошёл коллектив металловедов из Института механики СО РАН. С помощью лазера и нанотехнологий удалось изменить дендритную структуру титана, из-за слабых молекулярных связей увеличивающую хрупкость сварного шва.

Читайте так же:
Может ли самолет ездить задним ходом?

Проблему смогли сдвинуть с мёртвой точки посредством добавления в структуру титана керамических наночастиц. Перемешиваясь при расплавлении, они становятся кристаллическими центрами в структуре решётки. Дендриты резко уменьшаются в размерах. Это приводит к росту прочностных характеристик сварного шва. Второе ноу-хау – режим «кинжальной» сварки с помощью лазера. Он обеспечивает одинаковую прочность шва и остального металла.

Кто знает, может быть совсем скоро долгий, трудоёмкий и дорогостоящий процесс клёпки окончательно уйдёт в прошлое. Но до тех пор, пока революционные технологии не стали обычными заводскими операциями, за прочность корпуса самолёта отвечают люди, по-прежнему соединяя его миллионами заклёпок.

Почему самолеты заклепаны и не прикручены?

Замена панелей планера и осмотр труднодоступных частей будет проще с помощью винтов, я полагаю. Так почему же используются заклепки?

Я где-то читал, что есть планы по склеиванию самолетов. У меня больше нет источника, но это имеет смысл: стресс распределяется, нет слабых мест и т. д.

@WoJ некоторые производители самолетов в настоящее время используют методы сварки трением с перемешиванием, но я не слышал об использовании клея.

Самолеты заклепаны, а не прикручены, потому что они являются продуктом инженеров, а не юристов.

@ Lnafziger клей очень много на столе для армированных волокном пластиковых конструкций. Только это в основном называется клей и путь дороже.

Самолет Fokker используется для склеивания (склеивания) многих частей самолета. Самый надежный способ строительства самолета, так как вы не вводите концентрацию напряжения вокруг отверстий.

Заклепки нужно отжать 2 части совместно и передать ножницы. Давление приводит к в трении которое ответственно за значительную часть нагрузки переданной между 2 заклепанными панелями. Для того чтобы задержать до максимально возможного количества ножниц, заклепке нужна ровная поверхность. Поток сделает его гораздо более уязвимым из-за эффекта надреза потока.

Поскольку панели и фланцы обшивки различаются по толщине, на складе необходимо будет хранить много разных размеров винтов, чтобы каждая комбинация толщин панелей была покрыта крепежным винтом, который имеет только правильное количество гладкой длины хвостовика. Заклепки, с другой стороны, будут забиты к правой длине во время изготовления, поэтому только немного размеров необходимы для того чтобы покрыть все те толщины панели.

Исторически сложилось так, что металлообрабатывающие инструменты были гораздо менее точными, чем сегодня. Для оптимальной передачи ножниц, болт должен сидеть плотно в своем отверстии. В прошлом это можно было сделать не с помощью винтов, а только с заклепками, которые становятся толще при установке на место. А так как авиационные регулирующие органы очень консервативны, то проще всего сертифицировать те соединения, которые являются проверенными заклепочными соединениями.

Кроме того, ремонтопригодность не так уж плоха с заклепками, особенно если вы можете достичь только одной стороны. Заклепки получают просверленными вне (с немножко более большим сверлом диаметра) и после осмотра части заклепаны совместно снова. И если вам нужна наименьшая масса для заданной прочности, снова заклепки обыгрывают саморезы. Разница может быть небольшой для отдельной заклепки, но она складывается для всего планера.

Болты тяжелее, как вы сказали,и дороже, особенно требуется высокая точность. Кроме того, их труднее монтировать: один техник внутри самолета, один снаружи, скручивает их ключи до достижения заданного момента предварительной нагрузки. Кроме того, лучше использовать много отверстий малого диаметра, чем несколько отверстий большого диаметра, а маленькие болты просто громоздки.

Однако многие самолеты используют резьбовые постоянные крепежи в виде Hi-Loks

Читайте так же:
День хромой утки в США: рассматриваем вопрос

@CarloFelicione: это абсолютно верно. С высокопрочными сплавами и высокой почасовой оплатой труда, hi-loks являются более экономичной альтернативой.

  • Они дешевы и просты , особенно в необходимых объемах.
  • Их невозможно открыть, полезное соображение безопасности. Вы только должны проверить, что они правильно вставлены с самого начала. Они не будут трястись свободно.
  • Заподлицо заклепки аэродинамически хорошо, так как они могут быть сделаны заподлицо с фюзеляжем, что трудно (или возможно?) с болтами я считаю.
  • (Слепые) заклепки отлично подходят для сложных конструкций, так как вы можете применять их полностью с одной стороны.Возможно, вы сможете использовать винты, если вы предварительно вставили их и держали резьбу и повернули гайку, но гайки все равно будут вне кожи в конце.крыло
  • Кроме того, я считаю, что защитное покрытие наносится между многими (коммерческими) панелями самолетов для защиты от влаги и коррозии, поэтому вы не захотите их снимать.
  • Очень редко есть какая-либо причина, чтобы начать разбирать самолеты. Если это плохо, вы можете заклепать над ним или просверлить заклепку.
  • Заклепки можно сделать немного меньше болтов, экономя вес. ( Не совсем уверен в этом)

Замена панелей планера и проверка труднодоступных частей будет легче с винтами, я полагаю.

Каждый раз, когда вы делаете люк, он вводит слабое место в нагруженный планер, например, кожу, покрывающую крылья и кабину, он должен быть усилен, чтобы довести его до необходимой прочности, добавив вес. Вот почему они сведены к минимуму.

Это не значит, что авиация не использует винты или имеет свои собственные версии. Одно производное винта вызвано hi-lok и постоянное соединение как заклепка. Он работает очень как классический болт но имеет откалибрированный диаметр между верхней гайкой наговора и нижней гайкой, поэтому он щелкает когда он достигает правильный вращающий момент. Таким образом, у него есть гарантия безопасности.

фильм

Стоит отметить, что заклепки могут «работать свободно» с течением времени, хотя это не так часто, как с винтами в моем опыте. Когда заклепка работает свободно, вы часто видите » дымящуюся заклепку «(с следом измельченного алюминия по ветру свободной заклепки, которая выглядит как»дым»). Починка вообще проста (re-бак заклепка и она затягивает вверх).

«Дешево» для данных значений дешево для аэрокосмических сертифицированных компонентов: D

@voretaq7: его просто несколько страшно, если вы найдете один из них в самолете; хотя это хорошо для бесценного взгляда стюардессы, Если вы даете ей после приземления, прося доставить капитану…

Экономия веса Звучит очень правильно. Болты стали или титана и имеют бит вставляя вне для того чтобы приспособить гайку & шайбы.

WRT разбирая вещи, места, к которым вам может потребоваться доступ, обычно используют винты, по крайней мере, в моем (ограниченном SEL) опыте.

Вибрировать свободно главная забота.

Панели вообще сделаны от 2 листов алюминиевой кожи (.030 — .060 толщиной) с бумажным сотом скрепленным между ими и твердыми алюминиевыми рельсами от 1″ — 3″ широко на краях. Это делает панели неимоверно упорной для того чтобы согнуть или обжатие распространило над поверхностью и весьма облегченно. (Вы могли бы легко, однако засунуть карандаш через середину (не рекомендуется пробовать в полете))

Использование винтов а) легко исказит поверхность панелей (рассмотрите способ применения винта (кручение, которое заставляет его втягиваться) против заклепки (которая только прикладывает силу к себе до тех пор, пока не будет достигнуто почти полное сжатие) или б) быть очень восприимчивым к вибрации (особенно потому, что кожа слишком тонкая, чтобы содержать даже одну резьбу )

Читайте так же:
Мылись ли европейцы во времена Средневековья? Фото и видео

Возможно использовать винты в твердые края, но вы все еще имеете риск вибрировать свободно, плюс производственные затраты продевать нитку отверстия или использовать захват-гайки.

Не могли бы Вы уточнить, о каких панелях вы говорите? Это не похоже на стандартную обшивку для авиалайнеров (там нет сэндвича).

подумайте о BA BAC111, у которого было окно, потому что были использованы неправильные винты, в результате чего капитан был наполовину высосан из самолета, экипаж потянул его, чтобы он не упал до смерти, пока второй пилот совершил аварийную посадку…

Заподлицо заклепки используются на самолетах по аэродинамическим причинам.

Заклепки выдерживают вибрацию лучше, чем обычные винты.

Что отличает заклепочное соединение от болтового соединения, так это то, что заклепка расширяется, когда она полностью заполняет отверстие, в которое она была установлена. Болты / винты требуют, чтобы образец отверстий был просверлен очень близко к прекрасным местоположениям, но все еще требуемый допуск отверстия по размеру застежки означает, что соединение должно или быть обеспечено достаточной силой зажима, чтобы держаться трением, или нужно принять, что соединение должно переместиться, чтобы загрузить застежки в сдвиге. Конечно, это означает, что при реверсе нагрузки (как и многие нагрузки на планер) соединение может нагружаться только при сдвиге после того, как оно переместилось в новое направление нагрузки. Также находиться в нагрузке ножниц, картина болта должна быть идеальна, в противном случае, нагрузку всех приложенных соединений ножниц нельзя делить до тех пор пока крепежная деталь или структура не деформировали достаточно для того чтобы позволить допуску положения отверстия приравнять и поделить между всеми крепежными деталями.

Следующий вопрос-вес, и это еще один большой вопрос. Болты намного тяжелее заклепок, и их могут быть тысячи даже на маленьком самолете.

Затем происходит передача нагрузки: чтобы иметь фактическое срезное нагруженное соединение с резьбовым крепежом, резьба не должна нажимать на сторону отверстия, что означает шайбу под гайкой, чтобы хвостовик мог нагружать отверстие — и обычно шайба под головкой болта, так как там есть радиус, который не должен входить в отверстие, если нет достаточной толщины для зенковки для его установки.

Альтернативно: эти проблемы могут быть (и) общаны С в некоторых ситуациях путем использование зенкованных винтов, которые принимают вверх допуск для нагрузки ножниц путем взводить немножко в их скважине — но не действительно значенный для серьезных нагрузок ножниц но может дать хорошую пригонку на съемных панелях.

Кто-то упомянул клееные швы: обычные, как грязь. Первым самолетом Genav, который сделал это, был BD1 Джима беда, известный остальным из нас американский авиационный Янки ( AA — 1 ). Скрепленные соединения-это то, что сделало кожу всех пумы Aa1/a/b/c и AA5/a/b и AG5B, а также AG7 настолько чистой, что они летают намного быстрее, чем их современные заклепанные конкуренты на той же мощности.

Почему в самолетах используют именно заклепки, а не сварку (5 фото)

Когда-нибудь приходилось задумываться над тем, почему в самолетах, в том числе современных, для соединения конструкции и фюзеляжа используют именно заклепки?

Самое интересное, что в летательных аппаратах их просто какое-то астрономическое количество. Делается это, конечно же, не просто так. Казалось бы – сварка будет лучше. Но нет, только не когда речь заходит о летательных аппаратах и вот почему.

Читайте так же:
Как и из чего делают сметану? Описание, фото и видео

Крылья, стабилизаторы, фюзеляж – все это (и не только) при сборке самолета к удивлению большинства людей, непосвященных в технические аспекты авиационного производства, крепится на какие-то сомнительные заклепки, а вовсе не на надежную «дедовскую» сварку. Почему? Это очень хороший вопрос.

Интересный факт: на корпусе современного широкофюзеляжного лайнера находится около 30 миллионов заклепок.


Неужели сварка хуже? /Фото: kak-eto-sdelano.ru.

На самом деле все достаточно просто. Дело в том, что далеко не каждый металл использующихся в машиностроении и особенно в авиационном строении можно соединять при помощи сварки. И здесь (во всяком случае, пока) не способны ничем помочь все новые и самые инновационные технологии. Основным материалом для создания современных самолетов является титан и тугоплавкие соединения металлов на основе алюминия.


Все из-за усталости металла при нагрузках. /Фото: nik-rech.narod.ru.

Процесс сварки подразумевает нагревание металла, а также его деформацию. Только после этого происходит соединение и затвердевание материала. Все бы ничего, но когда металлы сваривают друг с другом, становится возможным развитие такого явление, как «усталость металла». В будущем оно неизбежно приведет к разрушению конструкции. Для воздушных судов такое положение дел абсолютно не приемлемо, в том числе из-за регулярных экстремальных нагрузок на конструкцию самолета в зонах турбулентности, а также при банальном взлете или посадке.

Таким образом «примитивная» заклепка все еще остается лучшим способом соединения материалов для самолетов.


На самолетах миллионы заклепок. /Фото: karopka.ru.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Stolnic 70

Зонтик - 3000 комментовЧайник - 7000 комментовКорона - репутация +100 Шайбер

Highwayman

Написал(а) Stolnic 70 Сегодня, 12:39
Автор, что за цифры чумачечие? 30 млн?!
Дели на 20 тогда +/- 100000 попадешь к истине.

Ага, ага. При диаметре заклепки 5 мм и длине 10 мм 30 млн заклепок -это 23,5 куба. И разумеется из такой мелочи собирают только всякую дребедень, на силовых элементах и заклепки побольше.
Это уже не говоря о том, что аффтор совсем не различает такие разные понятия, как "усталость металла" и "внутренние напряжения"

Stolnic 70

Зонтик - 3000 комментовЧайник - 7000 комментовКорона - репутация +100 Шайбер

;tyz

Зонтик - 3000 комментов

Serqey Vasiliev

Ильдус Камалов

Зонтик - 3000 комментовЧайник - 7000 комментовБарабан - 15000 комментов Коньяк за первую публикацию

Клёпка была практически единственный вид доступного соединения в те времена, когда появлялись металлические ЛА. Ещё и клей применялся (на Ан-ах).

На современных и не очень (Ил-76, например) количество заклёпок значительно уменьшилось. Обшивка представляет собой не просто листы металла, а химически фрезерованные готовые панели.

Сварка применялась и применяется для обшивок из стали и титановых сплавов (прав Ильдус Камалов — те же Миг-25 и Миг-31). Автомат механизированной сварки для ремонта в условии боевых частей — чудо техническое.

И всё же клёпка — основной вид неразборного соединения в авиации.

Написал(а) ;tyz Сегодня, 13:57
Сварка не применяется из-за деформации металла при нагревании и к тому же "люфтящие" заклепки не разрушаются все одномоментно при ударных нагрузках.
Да и разнородные материалы не сваришь.

Клёпка была практически единственный вид доступного соединения в те времена, когда появлялись металлические ЛА. Ещё и клей применялся (на Ан-ах).

На современных и не очень (Ил-76, например) количество заклёпок значительно уменьшилось. Обшивка представляет собой не просто листы металла, а химически фрезерованные готовые панели.

Сварка применялась и применяется для обшивок из стали и титановых сплавов (прав Ильдус Камалов — те же Миг-25 и Миг-31). Автомат механизированной сварки для ремонта в условии боевых частей — чудо техническое.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию