飞机机械连接技术的研究

◎许荣兵

在飞机制造过程中，飞机装配环节是重中之重，装配质量会直接对飞机制造质量产生重要影响。机械连接技术在飞机制造装配中占据比较高的比重，是技术人员关注的重点环节。随着飞机制造技术的不断发展，飞机机械连接技术也在不断更新发展，新技术正不断涌现，因此为了相关技术人员应当加紧对这项技术的研究，全面提高我国机械连接技术水平，缩短与国外先进技术之间的差距，从而提高我国飞机制造国际水平。

一、飞机机械连接技术的重要作用

在飞机机械连接中，早期的机械连接以铆接和螺栓以及专业紧固件连接形式为主。在飞机制造中，机械连接的工作量比较大，对于操作人员的技术水平要求也比较高。随着飞机制造行业的快速发展，我国的飞机机械连接技术也有了比较大的发展，各种新型技术也逐渐出现。但铆接和螺栓链接法仍然占据比较大的比重。飞机中的机械连接构件数量比较多，铆接连接件和螺栓连接件的数量可以达到数百万个，而且相关机械连接构件分布在飞机各个结构中。一旦出现机械连接不稳定、不牢固、不合理等问题，机会给飞机埋下比较大的安全隐患。因此，飞机机械连接技术会对飞机制造质量和后期的飞行安全性产生重要影响。

另外，机械连接技术的科学性和合理性，会对机械连接疲劳性能产生重要影响。新时期的飞机制造对于机械连接结构的疲劳性能有了更高要求，作为飞机制造中的重点技术之一，通过提高机械连接抗疲劳性能，提升飞机的抗疲劳性能对于提高飞机制造质量具有重要作用。

二、现阶段的飞机机械连接技术现状分析

1.机械连接构件种类和规格有限，性能仍然有比较大的提升空间。

从现阶段的飞机制造工作中，飞机机械连接的质量存在一定问题，尤其在某些先进的复合材料的机械连接中体现的尤为明显。部分复合材料结构飞机机械连接构件的种类和规格比较有限，无法满足全部机械连接工作，设备的整体性能也需要进行提升。在技术比较领先的国家中，大多采取新型铝合金、钛合金等专业紧固件，这些材料的自重比较小，而且结构强度比较高，材料性能突出，材料的物理和化学性质更为稳定，对于飞机服役过程中的连接件、连接点有着比较突出的抗疲劳特性，因此在飞机制造行业中有着比较广泛的运用，且应用效果突出。而我国现阶段这方面技术仍然处于发展初期，整体研究水平仍然有比较大的提升空间。

2.工艺技术水平不高，自动化、电子化建设水平有待提升。

我国现阶段的飞机机械连接技术，大多数仍然以“人工+手动”的形式进行，自动化、电子化、机械化程度偏低。而且受到技术水平以及资金方面的限制，一些先进的飞机机械连接技术设备数量偏少，同时专业技术人员数量也不足，这样就限制了机械连接效果。随着技术的持续更新，飞机机械连接技术逐渐由自动钻铆向柔性装配方向发展，后者与前者相比，机械连接质量和效率更高，而且能够有效控制连接成本，目前被广泛用于飞机一些关键部位的机械连接。但我国目前连接技术与发达国家相比，仍然自动化、电子化水平仍然有比较大的提升空间，虽然已经不断完成技术优化更新，但是仍然有比较大的提升空间，柔性装配仍需持续建设推广。

三、飞机机械连接技术类型分析

1.自动铆接技术。

自动钻铆系统由钻铆机、托架系统、各种附件和相应的软件组成，能够完成飞机组合件的紧固件孔的坐标定位、钻孔（锪窝）、涂密封胶、测量工件夹层厚度、自动选铆钉、铆接和铣切钉头等工序。该技术的优点是铆接加载速率高，不会引起工件振动，可以加大降低对材料及构件的损伤。因此，采用电磁铆接技术可以同时提升机械连接的质量和效率。我国虽然具有制造电磁铆接设备的能力，但仍然有比较大的发展空间。

2.电磁铆接技术。

电磁铆接是利用电能-磁场能-机械能的转化，应用冲击大电流技术获得瞬间冲击载荷作用于铆钉，铆钉在应力波作用下发生塑性变形，实现铆接工艺。电磁铆接与电磁成形原理基本相同，只是在放电线圈与被连接件之间增加了一个线圈和应力波放大器，与传统的铆接工艺相比，电磁铆接属于冲击加载。其加载速率大、被连接材料应变率大，变形方式不同于压铆等静态加载，能够一次完成镦头的成形，可用于屈强比高、应变敏感、难成形材料铆钉的铆接。电磁铆接可以实现大直径铆钉的铆接，工艺质量稳定，且电磁铆接可以减小铆接噪声、改善劳动条件。

3.机器人钻铆技术。

作为一种集机械电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的高技术产品，智能工业机器人已综合了人和机器人的特长，既有人对环境状态的快速反应和分析判断力，又有长时间持续工作、高精高速、高可靠性、不惧恶劣环境的能力。采用机器人技术，可以改善工作环境、减轻劳动强度、提高劳动效率。相对于其它工业而言，机器人在飞机制造工业中的应用起步较晚。这是由于飞机的结构尺寸大、形状复杂。

4.新型紧固件连接技术。

飞机结构中的某些特殊部位对连接工艺由更高要求，比如结构不敞开部位智能进行单面安装，其结构表面的倾斜度较大，对密封性有较高要求。普通的铆接和螺接技术难以达到工艺要求，需要采用一些特殊的紧固件。目前国内外研制出了多种新型紧固件，包括高锁螺栓、环槽钉和单面抽钉等。新型紧固件具有更高的密封性，而且装配力小，可以控制夹紧力，在飞机符合材料结构装配连接中的应用可以有效提升连接质量，满足特殊部位的装配连接要求。

结语：飞机制造业正处于高速发展状态，新型材料的不断涌现，使得飞机机械连接技术也在持续更新。相关人员要对飞机机械连接技术的重要性有足够的了解，根据实际情况充分考虑机械材料的性能、机械构件的特点以及对于连接技术要求，灵活选择连接技术，同时在现有技术基础上完成技术的优化与创新，提高机械连接技术的自动化、信息化程度，从而提高飞机机械连接的质量和效率，提升企业的经济效益，推动飞机制造行业的健康发展。