التثبيت في الطيران: مبدأ الهندسة وراء عملية "خياطة المعادن" للطائرة في الطائرة
عملية التثبيت في تصنيع الطائرات هي تقنية حرجة. لماذا تستخدم الطائرات عملية التثبيت بدلاً من اللحام؟ في المقام الأول ، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمواد التصنيع—مواد مركبة مثل سبائك الألومنيوم ، والتي لا يمكن لحامها بسهولة. ترتفع الطائرات عبر السماء ، وتحمل مسؤولية سلامة الركاب وثقتهم. يمكن أن يؤدي أي عيب في مواد التصنيع إلى عواقب لا تُحصى وربما تعرض العملية الآمنة للطائرة في أي وقت.
I. المبادئ الأساسية وتصنيف عمليات التثبيت
1. أساسي P مبادئ
التثبيت هو طريقة تثبيت ميكانيكية تنضم إلى قطع عمل متعددة باستخدام المسامير. تُنشئ المسامير اتصالات دائمة من خلال تشوه البلاستيك وأحمال النقل عبر التداخل الذي يتناسب بين ساق البرشام وجدار الثقب. تتضمن عملية التثبيت عادة تحديد المواقع ، ختم , ثقب , تشكيل ، والإفراج. يخضع برشام تشوه داخل ثقب البرشام لتشكيل رأس برشام وقسم موسع ، وبالتالي إنشاء اتصال آمن بين قطع العمل.
يتم تصنيف عمليات تثبيت الطائرات بشكل أساسي وفقًا للأبعاد الثلاثة التالية:
1. وفقا للتحكم في درجة الحرارة:
- التثبيت البارد: يتم تنفيذ التثبيت في درجة حرارة الغرفة وهو مناسب للمسامير الفولاذية بأقطار أقل من 10 مم ، بالإضافة إلى المعادن غير الحديدية والمعادن الخفيفة والسبائك ذات اللدونة الجيدة.
- التثبيت الساخن: يتم إجراء التثبيت بعد تسخين المسامير إلى درجة حرارة محددة. عادة ، يتم تسخين المسامير الفولاذية ذات الأقطار التي تتجاوز 10 مم 1000–1100°C للتثبيت الساخن ، مع قوة المطرقة لكل وحدة مساحة على قضيب برشام يتراوح من 650 إلى 800 ميجا باسكال. يوفر التثبيت الساخن ضيقًا فائقًا ، على الرغم من أن الفجوة تظل بين قضيب البرشام وثقب البرشام ، مما يمنعه من المشاركة في انتقال القوة.
2. وفقا لطريقة التثبيت:
- في البداية ، كان التثبيت اليدوي ، الذي أجري في المقام الأول باستخدام بنادق البرشام ، هو الطريقة المهيمنة. على الرغم من كثافة العمالة ، فإنها توفر مرونة عالية.
- مع التطورات الصناعية ، أصبح التثبيت الميكانيكي هو النهج الأساسي ، باستخدام معدات التثبيت المتخصصة لتعزيز الكفاءة والاتساق.
3. وفقا لنوع البرشام:
- المسامير الصلبة: تتألف من المعادن الصلبة ، وتظهر هذه المسامير قوة ومتانة ممتازة ، مما يجعلها النوع الأكثر استخدامًا في هياكل الطائرات.
- المسامير المجوفة: تتميز مركز جوفاء أو كونها مجوفة تمامًا ، هذه المسامير أخف وزناً ولكنها توفر قوة أقل ، مما يجعلها مناسبة للتوصيلات المحملة بخفة.
- المسامير العمياء: مثبتة من جانب واحد ، هذه المسامير مثالية للانضمام إلى الأسطح التي لا يمكن الوصول إليها بسهولة ، مثل الهيكل الداخلي للجناح.
II. تطبيقات محددة لتكنولوجيا التثبيت في تصنيع الطائرات
1. سيناريوهات التطبيق واختيار برشام
يتم استخدام التثبيت على نطاق واسع في تصنيع الطائرات ويتم تطبيقه في المقام الأول على الهياكل التالية:
• هيكل جسم الطائرة: يتكون جسم الطائرة للطائرة بشكل أساسي من قسم جسم الطائرة الأمامي ، منتصف الفوسيلية ، وذيل. يتم ربط الجلود والهياكل الجوية ذات الأحجام المختلفة بشكل آمن من خلال عملية التثبيت. تحتوي طائرة ركاب متوسطة الحجم على ملايين المسامير عبر جسمها ، بينما تستخدم Airbus A380 عادة ما يقرب من 5 ملايين مسامير.
• هيكل الجناح: يعمل الجناح كمصدر رئيسي للرفع للطائرة وهو مكون حاسم للتثبيت. المسامير في الحافة الأمامية للجناح هي أجزاء متحركة ويجب أن تكون عابرة ، مما يعني أن السطح يجب أن يظل يتدفق مع الجلد بعد التثبيت. قد يؤدي الفشل في تحقيق ذلك إلى اضطراب أثناء تدفق الهواء ، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الوقود.
• بنية الذيل: يضم الذيل مثبتًا أفقيًا وزعنفة رأسية ، والتي تتحكم في ملعب الطائرة و yaw. يتم أيضًا توصيل الاستقرار والأسطح المتحركة المنقولة للذيل عن طريق التثبيت.
• اتصال المواد المركبة: حيث أن المواد المركبة تشكل نسبة متزايدة من هياكل الطائرات (تمثل 40–60 ٪ في الطائرات المقاتلة الحديثة) ، تعتبر تقنية التثبيت أمرًا حيويًا بشكل خاص لاتصالات المواد المركبة. المواد المركبة تظهر الحد الأدنى من اللدونة وتكون عرضة للتأثير على الأضرار أثناء التثبيت ، مما يستلزم تقنيات وعمليات التثبيت المتقدمة
2. مواد برشام ومواصفات
معايير اختيار المواد والمواصفات الخاصة بمسامير الطائرات صارمة بشكل استثنائي. ما مدى صرامة متطلبات المواد؟ أكثر صرامة من تلك الخاصة بمكونات الفضاء!
يتم النظر في العوامل التالية في المقام الأول:
نوع المواد:
- مسامير سبيكة الألومنيوم: الاختيار المفضل للتطبيقات الخفيفة ، يستخدم في المقام الأول لتوصيل جلود الطائرات.
- مسامير سبيكة التيتانيوم: توفر قوة أعلى (1100–1250 ميجا باسكال) ومقاومة تآكل متفوقة ، تستخدم عادة للمكونات الحرجة مثل الهواء حرفة هياكل الإطار ومعدات الهبوط
- المسامير الفولاذ المقاوم للصدأ: توفير مقاومة تآكل ممتازة وهي مناسبة للمناطق المعرضة للرطوبة المطولة أو البيئات المسببة للتآكل.
التسامح الأبعاد:
- تحمل القطر: تبرز الطائرات تتطلب تناسقًا عالي الأبعاد بشكل استثنائي. على سبيل المثال ، يتطلب متطلبات تحمل القطر للمسامير المحلية المستخدمة على الطائرات الكبيرة المحلية C919 من 0 إلى 0.05 مم ، وهو ما يعادل ثمان ثمان ثمانينات من الشعر.
- تحمل قطر الفتحة: بالنسبة للتثبيت البارد ، يجب أن يتطابق قطر الفتحة بشكل وثيق مع قطر سرق البرشام ، في حين أن التثبيت الساخن ، هناك اختلاف أكبر قليلاً بين الأقطار وأقطار ساق.
-متطلبات القوة: تصل متطلبات القوة المحددة إلى مسامير الطائرات إلى 1100 ميجا باسكال ، أي ما يعادل دعم وزن 10 سيارات في منطقة مربع مربع. تتوافق المسامير المصنوعة من مواد مختلفة مع مستويات القوة المختلفة. على سبيل المثال ، عادةً ما تظهر براميفات سبيكة التيتانيوم نقاط قوة القص التي تتجاوز 2500N.
3. معلمات العملية ومراقبة الجودة
معلمات العملية ومراقبة الجودة أمر بالغ الأهمية ويجب النظر فيه بدقة. قد يتسبب اختلاف 1 مم في تفكك الطائرة. تتطلب عملية تثبيت الطائرة تحكمًا صارمًا في المعلمات التالية: ضغط التثبيت ، وسرعة التثبيت ، وقوة التثبيت.
تكون متطلبات جودة التثبيت في الطائرة صارمة بشكل استثنائي ، مع تحمل قطر برشام من 0 إلى 0.05 مم. يجب أن يكون البرسل الأول مطابقًا للبرشام المليون تفرض المعايير الوطنية والدولية لوائح صارمة على مواد البرشام والأبعاد والقوة والمواصفات الأخرى.