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胶接技术在航空行业的典型应用

【摘要】:国外从20世纪40年代起开始飞机上应用金属胶接结构,至今胶接结构已成为飞机机体的重要结构形式,胶接技术已成为航空三大连接技术之一,并在其可靠性及耐久性方面取得了重要突破。结构是由蒙皮、梁和环向肋整体胶接而成,长度达十余米。发动机短舱整流罩上采用了胶接蜂窝消音结构,整流罩和反推板蜂窝结构面板采用了胶接层板结构,这都是为提高抗声振疲劳和破损-安全性能而进行的设计。

胶接结构可以实现大面积连接而减少(或取消)紧固件,具有比强度和比刚度高、结构重量轻、寿命长等一系列优点,已被广泛用于飞机结构,特别是次承力结构上。国外从20世纪40年代起开始飞机上应用金属胶接结构,至今胶接结构已成为飞机机体的重要结构形式,胶接技术已成为航空三大连接技术之一,并在其可靠性及耐久性方面取得了重要突破。

当前,几乎所有先进飞机的活动舵面(包括副翼、襟翼、方向舵、升降舵等)都采用了胶接蜂窝结构;运输机、客机轰炸机等除广泛采用蜂窝胶接结构外,还大量采用了钣金壁板胶接结构和胶接—铆接、胶接—点焊、胶接—螺栓复合连接结构。机身上最大量的是机身蒙皮与钛合金止裂带的胶接,舱内地板的蒙皮蜂窝夹层结构胶接,出入门和飞机舱隔板的胶接,调整片、襟翼、扰流板、尾翼和机翼的前缘板等部件的胶接,发动机支柱和发动机的护罩消音板的胶接等。

荷兰的FOKER公司生产的Foker-35运输机,其机身两侧的侧壁板采用了整体胶接结构。结构是由蒙皮、梁和环向肋整体胶接而成,长度达十余米。整个结构没有使用一颗铆钉或螺钉,减轻了结构重量,提高了疲劳寿命,提高装配效率

波音系列飞机中,从波音707到最新的波音787的制造中,都有上百平方米直到上千平方米的胶接面积,其中波音747飞机的用胶量达到1t,表4-6-12列出了从波音707到波音747的用胶情况。

表4-6-12 波音系列飞机结构胶接面积

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以波音737—300为例,全机金属胶接为56项,共217件,其中:

(1)金属板—板胶接151件 胶接部位为机身蒙皮、垂直安定面、襟翼、梁、肋、腹板等。胶接形式为主要为层板胶接,其中,机身蒙皮采取的是双层板胶接,最大零件长为4623mm,组合直径为1880mm;垂直安定面前缘蒙皮胶接件尺寸达5970mm×700mm。由于采用了耐久的铝合金磷酸阳极化处理胶接表面,提高了铝合金蒙皮的耐疲劳性能和抗裂纹能力,增加了构件的破损-安全性能。

(2)胶接金属蜂窝夹层结构66件 用于外翼、翼根整流罩、襟翼、前缘缝翼、发动机舱整流罩、反推板等。发动机短舱整流罩上采用了胶接蜂窝消音结构,整流罩和反推板蜂窝结构面板采用了胶接层板结构,这都是为提高抗声振疲劳和破损-安全性能而进行的设计。