飞机复合材料结构装配连接技术要点分析
刘东鑫1 许晋2
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刘东鑫1 许晋2,. 飞机复合材料结构装配连接技术要点分析[J]. 材料科学研究,202312. DOI:10.12721/ccn.2023.157340.
摘要: 近年来,复合材料成为飞机结构的主要材料之一,而在复合材料结构装配中,其连接技术的应用其中的难点,在连接时面临的问题更加复杂。本文主要就飞机复合材料结构装配连接技术要点进行了浅显的分析,以提高飞机复合材料结构的装配质量。
关键词: 飞机;复合材料结构;装配连接技术;要点分析
DOI:10.12721/ccn.2023.157340
基金资助:

科学技术的不断进步提高了复合材料的先进性,其具有强度高、比刚度高、抗疲劳性优良、材料铺层可设计等特性,成为飞机制造中的常用材料。虽然复合材料的应用能够有效提高飞机结构的整体性,但是对飞机结构装配的连接要求更高,需要采用合适的连接技术,来确保飞机结构载荷传递的连续性。

一、飞机复合材料结构装配连接技术应用的重要性

随着复合材料结构的快速发展,复合材料结构在飞机制造和装配中的应用愈加广泛,在提高飞机结构的整体性方面显现出了其特有的优越性。随着航空制造水平的不断提升,飞机工艺分离面大幅度减少,连接部位也随之减少,但是却增大了分离面的连接载荷,使连接区的受力和形状更为复杂,应力集中的影响也更加突出,因而连接技术在飞机复合材料结构装配中的应用业更加重要,能够提高飞机复合材料结构连接区的装配质量,提升飞机的安全性。

二、飞机复合材料结构装配连接技术要点

2.1.铆接技术的应用要点

现代飞机制造和装配过程中,飞机蒙皮材料主要为铝合金。铝合金焊接性能较差,如果在装配过程中采用焊接连接技术,极易产生砂眼、气泡等焊接质量问题,给飞机日后飞行带来安全隐患。除此之外,飞机蒙皮在长期飞行过程中需要承受较强的拉力,也会对机身焊接处产生影响,从而出现裂纹等问题,严重威胁着飞机的飞行安全。所以,在飞机蒙皮拼接装配中,经常采用铆接技术来进行复合材料结构的装配连接。

铆接技术在飞机复合材料结构装配连接中具有以下优点:第一,铆接技术主要原料是铆钉,铆钉在生产过程中其加工精度较高,使得在飞机复合材料结构装配过程中误差较小,进而有效提高了装配质量。第二,铆接技术具有抗疲劳、抗振动、抗延展等特点,在飞机飞行时能够使连接区承受更大的压力而不产生损坏。第三,铆接技术具有易拆除特点,如果在装配过程中出现问题,可以及时对其进行更换,有效节约了复合材料的维修成本,降低了技术难度。

铆接技术应用要点:第一,对铆接材料的质量进行有效控制。在应用铆接技术进行装配之前,应先对铆接材料的质量进行严格检测,看其质量和性能是否符合相关标准和规定。在铆接过程中,应重视铆接材料的存放,避免出现铆接材料受潮、受热等问题,影响飞机复合材料结构的装配质量。第二,合理选择铆接工具。在进行飞机复合材料结构装配时,应选择符合相关标准的铆接工具,并对其使用状况进行检查,确保其使用安全性。除此之外,在铆接工具使用过程中,应严格按照相关规定进行操作,避免因工具使用不当而引起的铆接质量不佳或安全事故出现。第三,重视铆接过程的检查。在飞机复合材料结构装配过程中,铆接技术的使用必须进行多次检查,以确保铆接质量和安全。一是铆接部位的检查,看铆接面是否平整、干净;二是铆接材料的检查,看其质量和性能是否符合相关要求。第四,重视铆接完成后的检查。在铆接完成后,应对铆接技术的应用质量进行检查,一是看铆接部位是否存在裂纹、松动等问题;二是进行力学性能测试,确保铆接部位的强度和稳定性;三是看铆接部位是否进行了防腐处理。

2.2.螺接技术的应用要点

螺栓连接技术主要应用于飞机主要承力结构部位的连接,其可靠性好,具有可卸性、强度高、安装方便、成本低等优势,同时可以对夹紧力进行控制,提高了疲劳寿命,在飞机复合材料结构装配中的应用较多。

螺接技术在飞机复合材料结构装配中的应用要点:第一,对螺栓材料进行严格控制,在选择螺栓时,应充分考虑复合材料结构的质量和重量之间的平衡,选择具有足够强度、韧性和耐久性的螺栓,以确保飞机复合材料结构在高强度应力下不会断裂。第二,结合飞机复合材料结构的荷载、材料弹性模量等因素,对螺栓连接结构的紧固力进行精准计算,以确保其连接强度,避免连接处在正常负荷下发生松动或滑动问题。第三,在进行螺栓安装之前,应对螺纹孔状态、尺寸、清洁度等进行检查,确保螺栓安装质量。第四,在安装螺栓时,必须对预紧力进行有效控制,避免预紧力过小或过大,以保证飞机复合材料连接结构的稳定性和牢固度。第五,在螺栓安装完成后,应运用相关仪器,对连接结构的负载和振动进行测试,看其是否存在异常,如果发现问题,应及时对其进行修复或更换,以确保连接结构的质量和性能符合飞机装配要求,提高飞机的飞行安全性。

2.3.胶接技术的应用要点

    胶接技术主要应用于飞机内外襟翼、副翼等的装配上,在飞机复合材料结构装配中具有较强的优点,一是在应用过程中不需要对复合材料部件进行钻孔等操作,就不会对复合材料造成连续性破坏,有效保证了飞机部件结构的安全性。二是胶接技术的应用使连接面更加均匀、连续,因而受力更加均匀,连接点处不容易受到破坏,减少了对零部件的损伤。三是胶接技术的应用较为简便。四是胶粘剂能够融合导电、隔热、绝缘等功能,利用胶接技术将这些功能应用到复合材料结构上。

    胶接技术的应用对精度有着较高的要求,因此,在胶接过程中,应选择科学的零件铺贴方法,以避免出现气泡,影响胶接质量。

三、结束语

   总之,随着复合材料结构在飞机制造中的应用,装配连接技术的先进性将会越来越强,在选择装配连接技术时,应根据飞机复合材料结构实际情况,选择最佳连接技术,来确保飞机的装配质量。

参考文献:

[1] 蔡跃波.飞机复合材料结构螺栓连接拧紧过程中的夹紧力研究[D].   南京航空航天大学, 2021.  

[2]耿育科.飞机装配工装复合材料结构设计技术研究[J].中国设备工程,      2020, (24): 133-134.