3053

Почему используют заклёпки в авиации?1

Наткнулся в одной из лент на отвратительный ответ на данный вопрос, пробило самого рассказать.
И так, за что борятся инженеры в авиации?
Ответ бесконечный сам по себе, но мы маленько сузим рамки - это вес летательного аппарата. Чем легче условный самолёт, тем меньше энергии будет необходимо для его поднятия в воздух, меньше будут нагрузки на основные силовые элементы планера и еще многое многое, но не суть, главное мы боремся с весом. Как следствие ищем материал лёгкий, но прочный. И это конечно же ТИТАН!
Но! Целиком из титана строить самолёт очень дорого, как следствие мы переходим ко 2 насущной проблеме - цена/качество. Тут нам на глаза попадает алюминий и вариации его сплавов.
Небольшое уточнение, целиком полноценный современный самолёт из алюминия вы точно не найдёте, в любом случае там будет и титан и железо и магний и много прочих металлов, но алюминий будет составлять большую часть.
С материалом мы определились, теперь пришло время решить, а как нам его меж собой крепить. Идеальным решением было бы сделать цельный самолёт, но к сожалению вытачивать весь самолёт из большого куска алюминия нам экономисты не позволят, ибо это будет чертовски дорого, а 3д принтеры к сожалению на такое пока что не способны, да и не было раньше такой замечательной игрушки. Так что возвращаемся к вопросу "соединения".
Первым что приходит на ум большинства, это сварка. Тут есть уйма нюансов.
Сварка алюминия возможна и даже очень часто используется это бесспорно, но вибрационную нагрузку переносит плохо, что для самолёта критично. Можно постобработкой компенсировать данный недостаток, но тут опять нам поперёк дороги встанут экономисты - дорого. Даже без постобработки сварка дорогое удовольствие. Хотя "сварные" самолёты все же имели место быть в истории: sr-71, " сотка" и пр. Правда там не алюминий был, но не важно, это довольно специализированные проекты на которые денег не жалели.
Болтовое соединение - без долгих дискуссий, тоже дорого. Тут и цена самого болта, так и цена работ с его использованием, учтите сколько нужно болтов на весь самолёт, тысячи... Болты в самолётах используются конечно, но чаще всего где то либо в разъемных соединения, которые используются при тех обслуживании, либо транспортировке, либо в элементах конструкции с большими нагрузкам.
Что там у на есть ещё? Клей! Ну а что, дешево и сердито. Только вот метал склеивать на столько прочно как это необходимо для самолёта пока что не научились. Хотя был один самолётик, а точнее даже есть - Dreamliner. В нем "клеем" сделано очень много, только вот нужно учесть, что это новые технологии с обширным использованием композитов, которые собственно и "склеивались". Понятие клей конечно тут не совсем подходит, но принципы очень близки сами по себе.
Гвозди, ну тут без пояснений думаю)
Из старых проверенных типов крепежа осталось только заклепочное соединение. И это наш выбор:
- дешево;
- обеспечивает достаточную прочность соединения;
- при правильном подходе хорошо дружит с вибрационными нагрузками.
Можно ещё много говорить и за и против заклепок, но их основное преимущество - это цена и пока не придумают более дешевого способа, замены им нет.
Спасибо за внимание тем кто прочитал.
Тапками за орфографию сильно не кидайтесь, писал в порыве с телефона, да и писатель с меня так себе.

Авиация и Техника

11.4K постов18.5K подписчиков

Правила сообщества

Правила Пикабу

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
9
Автор поста оценил этот комментарий
Хочется добавить бочку меда в ложку алюминия.

Сварку можно нередко встретить в стальных конструкциях, стоит только вспомнить МиГ-25.

Заклёпки используются не просто так. Тоже недавно встретил какую-то статью в ленте Гугла, где как-то на уровне любителя-новичка рассказано о крепеже.
Давайте по порядку:
ЗАКЛЕПКИ – крепёжный элемент из стали, алюминия или титана, работающий на срез (хотя, есть заклёпки с увеличенной высотой головки для работы на отрыв. Ну не всегда же крепеж работает так, как мы, конструктора, хотим). Бывают со скругленной головкой, плоско-скругленной и потайной. Расклеп двусторонний с по́ддержкой и с односторонним подходом (вытяжные заклёпки). Огромный плюс заклёпок в том, что при расклепывании они заполняют все пространство отверстия, при том, что и так плотно в него заходят. Они создают некое натяжение этого отверстия, лучше передают нагрузки с одного листа на другой, чем болт, который ставится по посадке вал-отверстие. Для элементов, выходящих на наружный контур самолёта, используются потайные заклёпки. Внутри самолёта обычно с плоско-скругленной головкой. В случае вытяжных заклёпок стержень всегда твёрже основного тела заклёпки.

БОЛТЫ – крепёжный элемент, который используется для соединения высоконагруженных элементов конструкции. Работает на срез и отрыв. Болтами также крепятся элементы, которые необходимо снимать для обслуживания или замены, при транспортировке. Например, крыло самолёта кессонной схемы крепится к фюзеляжу верхним и нижним рядами болтов. Крыло лонжеронной схемы – через проушины на верхних и нижних поясах лонжерона. То есть у некоторых самолётах консоль крыла может висеть на трёх болтах (тут на переднем лонжероне узел моментный, а на заднем шарнирный, но это уже совсем другая история). К болтам нужно подбирать шайбу и гайку, что очевидно. Если доступ к болту односторонний, то используют анкерные гайки на потайных заклёпках.

ЗАМКИ – нет, не те дверные или амбарные. Скорее четвертьповоротные – устройство обычно под крестовый шлиц, которое разъединяет две детали при небольшом повороте. В закрытом положении имеет фиксаторы от самопроизвольного проворота. Используются, например, на пилонах подвески КАСов (Контейнеров Авиационных Спасательных) на Бе-200ЧС для отстыковки панелей обшивки пилона.

Винты я практически не видел в своей работе.
Работаю авиаконструктором, работал в Боинге прочнистом. Если вдруг появятся те, кому интересна эта работа и как это вообще, буду пилить пост.
раскрыть ветку (4)
2
Автор поста оценил этот комментарий
Коллега, моё почтение)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Интересно + респект

0
Автор поста оценил этот комментарий
Огромный плюс заклёпок в том, что при расклепывании они заполняют все пространство отверстия, при том, что и так плотно в него заходят. Они создают некое натяжение этого отверстия
Ага, пассажиры Комет например, передают горячий привет инженерам, за такие изящные технические решения! (Те, которые выжили конечно;)

А пост напишите, лично мне интересно! Хотя на особую популярность тут вряд ли можно рассчитывать.

раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий
У Кометы совсем не в заклёпках дело. Кстати, в программе базового обучения по прочности в Боинге рассматриваются катастрофы и их причины. У Кометы причина - появление усталостных трещин от угла до угла прямоугольных иллюминаторов. Любые острые кромки и малые скругления являются концентраторами напряжений. Вследствие регулярного наддува фюзеляжа при взлете с последующим сбросом давления в конце полёта появлялись усталостные трещины (красным цветом на пикче). В итоге в какой-то момент это привело к разрушению фюзеляжа прямо в полёте, потому что единая трещина вдоль практически всей длины фюзеляжа лишила обшивку способности воспринимать нагрузки от наддува.
Поэтому сейчас в АП-23/25, FAR-23/25, JAR-23/25 есть четкие требования по радиусам скругления вырезов в фюзеляже. Летать нужно безопасно)
Иллюстрация к комментарию
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку