民用飞机紧固件选用概述

民用飞机紧固件选用概述

孙敬

中航西飞民用飞机有限责任公司工程技术中心 陕西 西安 710089

摘要：在飞机等大型机械设备当中，使用了各种不同类型的紧固件，保障紧固件选择的合理性和准确性，有助于保障飞机的安全性，从而进一步实现经济性的建设特点。现阶段需要针对航空紧固件的选用原则予以分析，在明确掌握民用飞机紧固件应用情况的基础上，实现对紧固件选用设计流程等基础因素的综合考虑，基于宏观的概念层面保障所选择的紧固件能够符合飞机的设计要求，为飞机的研发项目提供重要的基础参考依据。

关键词：紧固件；民用飞机；选用原则

民用飞机当中的紧固件筛选种类具有多样化的特点，为了保障所选择的紧固件具有适宜性,需要结合多方面的因素予以综合考虑,保障紧固件的强度和设计环节的准确性，实现对紧固件的科学筛选。

一、明确民用飞机紧固件的具体分类

对于民用飞机当中的紧固件等基础零件来说，在通常情况下可以将其划分为螺栓、螺钉、高锁以及铆钉等四种不同的类型。其中，通过对铆钉的细致划分，又可以看出包含了环槽铆钉、抽芯铆钉以及实心铆钉等三种不同的类型。不仅如此，还可以在宏观概念的基础上，将民用飞机的紧固件划分成为永久性以及可拆卸性等两种类型。结合FAA所提出的分类方法，可以将民用飞机当中所使用的机械紧固件类型，划分成为螺纹连接类、可断套环形、盲型、实心铆钉以及特殊类型等五种。其中，对于螺纹连接类的紧固件来说，还包含了螺栓和螺钉等两个基本组成部分，并且均属于可拆卸性的紧固件类型。可断套环形紧固件又包含了高锁和环槽、铆钉等两个基本构件，并且属于永久性的紧固件类型。另外，盲紧固件主要是指抽心铆钉，是以单面操作形式为主的紧固件。

二、在选用民用飞机紧固件时的注意事项

螺栓具有良好的可靠性，在大多数情况下是由合金钢或者钛合金等材料制备而成，且此类材料的强度普遍较高，能够承受高剪力、高拉伸以及拉剪复合等方面的载荷。例如：在平尾悬挂接头与机身框的连接、设计分离面处、对拉角盒的连接，同样也需要用到螺栓，以此来承受较大的载荷。在通常情况下，可以选用8号以上的螺栓，且此类螺栓的直径在通常情况下大于0.25in。

高锁螺栓的自锁能力相对较高，其自身的稳定预紧力较强，可以以单面拧紧的形式进行使用。高锁螺栓的重量相对较轻，为减重环节提供了助力支持，在飞机的结构连接中使用较为频繁。

为了确保飞机的连接部位具有较好的抗疲劳性能，在选用螺栓的过程中，还需要对拧紧力矩予以明确的定义。对于螺钉来说，通常情况下在连接部位也具有相应的应用实效，且此类连接部位的拆卸频率较高，在此类承载结构的连接阶段充分的彰显出了螺钉的实用价值，如：维修口盖、设备等等。

对于民用飞机当中的铆钉来说，在一般情况下不允许出现承受拉力的情况，而只能够承受剪力的作用。在安装铆钉时由于会造成钉孔挤压膨胀等现象，所以不应将其应用于复合材料的连接部位。实心铆钉在民用飞机当中属于大型的紧固件类型，其自身具有经济性的特点，在实际的连接过程中具有可靠性，为自动化装配作业的顺利开展提供了助力支持。

环槽铆钉的整体强度相对较高，并且具有优良的耐疲劳性能，在实际的安装过程中需要确保足够的安装空间。例如：在复材壁板长桁边缘安装防分层紧固件时，需要用到环槽铆钉、抽芯铆钉，在使用的过程中需要具备特定的条件。这是由于抽芯铆钉的可靠性相对较低，在承载结构层面不应使用抽芯铆钉。抽芯铆钉具有单面操作的特点，在缺乏开敞性部位当中有着良好的应用效果，且此类部位具有“一面不可达”的特点。例如：APU周向防火墙的安装。

三、选用民用飞机紧固件的具体流程

首先，需要充分的根据实际的安装位置加以探讨，再结合其平度要求的基础上，对凸头和沉头等类型的紧固件予以合理的筛选。如：飞机机身、机翼壁板外表面等，均属于气动表面类型，在该类区域所选择的紧固件都应为沉头的类型。在通常情况下，需要以100^。沉头铆钉为主，且实际的沉头高度需要小于等于壁板厚度的2/3，在锪窝之后的剩余厚度需要大于0.05mm。当厚度无法充分的满足规定标准要求时，需要适当的增加凹陷垫圈。

其次，需要根据周围结构的传力路径、被连接件的结构形式以及受载情况进行分析，在综合考虑的基础上对紧固件的类型进行确定，结合实际情况，对抗拉紧固件和抗剪紧固件予以合理的筛选。不仅如此，还可以按照强度的等级，将紧固件划分为140ksi、160～180ksi、180～220ksi以及220～250Ksi等几种不同的等级类型。对于飞机当中部分传力部位来说，在连接的过程中需要承受较大的拉剪复合载荷，所以在选用螺栓的过程中需要具备一定的裕度。对于现阶段的主流形式民用飞机来说，在通常情况下使用了大量的NAS6000、NAS7000系列的紧公差螺纹，此类螺纹与螺孔之间的配合程度较为优良，在传递荷载的基础上具有均匀性的特点，整体的耐劳强度更加优良。

再次，在筛选紧固件类型的过程中，还需要对结构件安装环节当中的维修和维护阶段予以综合考虑。当结构件属于维修口盖或者系统设备时，在选择紧固件的过程中需要确保此类构件的可拆卸性。为此，利用螺栓或者螺钉等零件，在托板螺母的配合作用下进行使用。由于安装部位的周边施工条件以及装配顺序也会对紧固件的筛选结果造成直接影响，所以还需要从成本因素入手加以考虑，确保所选用的紧固件能够得到有效调配，保障调配作业的及时性和有效性，充分的满足民用飞机对紧固件等材料所提出的要求。

最后，根据处于连接状态的结构、材料类型加以分析，充分的根据实际安装部位的所处环境，对紧固件的材料以及表面涂层予以综合考虑，以此来保障紧固件筛选的合理性。对于传统类型的民用飞机来说，在一般情况下主要是以金属结构为主，在实际的研发阶段使用了高强度的铝合金材料，从而为紧固件材料的筛选提供了便利性支持。在通常情况下，需要选用以同电位为主，并且经过了阳极化处理之后的铝制紧固件类型。除此之外，对于先进类型的民用飞机来说，碳纤维复合材料结构件在整体制造的过程中占据了较大的比例，由于复合材料的电化学活性相对较小，当紧固件属于用于复材件装配时，需要对异电位防护等方面的问题予以充分的考虑，确保能够使用钛合金材料与紧固件之间保持良好的相容性。对于高温合金来说，在筛选紧固件的过程中需要避免使用铝合金材料，在复合材料的电化学防腐蚀措施落实过程中，通过全面分析可以看出有紧固件湿安装、增加垫片隔离复材零件装配区域、增加玻璃布等几种不同的类型，实际的安装位置处于高温区域或者高温所影响的区域，在选择紧固件的过程中需要对紧固件在高温环境下的实际承载能力予以充分考虑。通常可以使用镍基合金A286、钛铌合金以及钛合金等几种不同的材料类型。

四、结论

在筛选民用飞机紧固件的过程中，需要从气动、结构、强度、防腐、工艺性、维修性以及维护成本等多种不同的层面入手，在综合考虑的基础上对民用飞机当中的紧固件应用状况加以考虑，在梳理紧固件选用流程的同时，切实的保障紧固件筛选的合理性。

参考文献:

[1] 郝鹏,卢翔,杜建勋.民用飞机铝蒙皮表面处理评价量化方法研究[J].表面技术,2013,42(3):91-93.

[2] 谌广昌,李洁民,朱金荣,等.某型直升机静电起火受影响铝合金蒙皮热损伤检测评估[J].直升机技术,2013,(1):40-43.

[3] 于家鹤.提高钛合金蒙皮外形准确度的方法研究[J].现代制造技术与装备,2016,(2):13-14.

[4] 张佳鑫.复合材料飞机蒙皮与金属结构电搭接的必要性研究[J].中国高新区,2019,(9):133,167.

[5] 李雪,姚永杰,张英杰,等.漆层厚度对短舱CFRP及防护铜网的雷击损伤影响研究[J].内燃机与配件,2019,(11):86-88.