國產(chan) 大飛機C919首架交付航空公司的消息一出，公眾(zhong) 對飛機的關(guan) 注越來越來高。

那麽(me) ，這樣一具龐大的金屬造物，是怎樣誕生的呢？它是如何為(wei) 我們(men) 提供安全舒適的航行體(ti) 驗的呢？相信大家一定會(hui) 好奇吧。今天我們(men) 就從(cong) 飛機龐大的機身是如何拚接起來的來聊一聊吧。

龐大的機身怎麽(me) 拚接起來的呢？

飛機，作為(wei) 人類工業(ye) 文明的明珠，代表著人類文明征服自然的證明，伴隨著百多年的發展，逐漸走入我們(men) 的生活。

鉚釘，這個(ge) 在工業(ye) 設計與(yu) 施工中十分常見的物件，在飛機製造過程中扮演著關(guan) 鍵的角色。你知道嗎？飛機機身的拚接竟然用到了數百萬(wan) 顆鉚釘。

在飛機的組裝過程中，這不起眼的小鉚釘被用來連接及加固機身不同的構件以及結構，用來確保整個(ge) 飛機的完整性和可靠性。它們(men) 需要精心設計、製造和安裝，並且具有非常重要的功能，可以有效連接和固定各種飛機結構部件，包括機翼、尾翼和機身前中後段等。

鉚釘在飛機結構中的一些運用。圖源：作者

由於(yu) 飛機在飛行過程中需要承受非常大的風壓、重力、慣性力等力量。因此，飛機結構部件之間的連接必須非常堅固和可靠。

鉚釘是一種非常適合飛機製造的連接方式，因為(wei) 它們(men) 可以承受大量的拉伸力和剪切力，並且在不同的溫度和濕度條件下保持穩定性。此外，鉚釘也具有較小的空間要求，可以在不影響飛機外觀和氣動性能的情況下完成連接。

雖然使用大量的鉚釘可能會(hui) 增加製造和維護的成本，但它們(men) 可以提高飛機的可靠性和安全性，並確保在極端的情況下仍能保持完整性。因此，鉚釘在飛機製造和維護中仍然是一種不可替代的連接方式。

鉚釘是如何將機身拚起來的？

一般來說，飛機的結構部件是由各種金屬材料組成的，包括鋁合金、鈦合金、不鏽鋼等。鉚釘通過穿過兩(liang) 個(ge) 或更多結構部件，並在另一側(ce) 用鉚釘頭和釘尾之間的衝(chong) 擊力將它們(men) 拉在一起，形成堅固的連接，連接的過程需要鉚釘槍或其他專(zhuan) 用工具來實現。

飛機結構部件通常由預製件構成，這些預製件已經鑽好了鉚孔。在組裝過程中，安裝工人將鉚釘插入鉚孔中，並將鉚釘頭部分支撐開。然後，用鉚釘槍在釘尾上施加力，將釘尾彎曲，使其與(yu) 結構部件牢固地連接起來。

鉚釘通常是由與(yu) 要連接的結構部件相同或相似的材料製成的，以確保在不同的溫度和濕度條件下保持穩定性，並提供最大的連接強度。

我們(men) 可以簡單了解下不同材料製成的鉚釘在飛機製造過程中的應用：

鋁合金鉚釘：鋁合金鉚釘是最常用的鉚釘之一，因為(wei) 它們(men) 與(yu) 許多飛機結構部件相似。它們(men) 通常用於(yu) 連接鋁合金結構部件，因為(wei) 鋁合金鉚釘與(yu) 鋁合金的腐蝕性能相似，可以在飛機的高濕度環境下提供最大的連接強度。

鋁合金機身蒙皮及其鉚釘。圖源：作者拍攝

鈦合金鉚釘：鈦合金鉚釘也是常用的鉚釘之一，鈦合金鉚釘比鋁合金鉚釘更強硬、更耐腐蝕，並且可以在更高的溫度下使用。由於(yu) 鈦合金的價(jia) 格較高，鈦合金鉚釘通常用於(yu) 連接需要更高強度和更耐腐蝕性的鈦合金結構部件。

如何安裝鉚釘？

說完了鉚釘的種類，想必大家對如何安裝這些鉚釘也很好奇吧。

在飛機製造過程中最常用的施工方式是機械鉚接技術。熱鉚和冷鉚都是機械鉚接技術的一種，它們(men) 的主要區別在於(yu) 鉚接時釘的溫度。

熱鉚是指在進行鉚接時，釘處於(yu) 高溫狀態，其溫度通常在200~500攝氏度之間。在熱鉚的過程中，先用火爐或者其他加熱設備加熱釘，使其處於(yu) 高溫狀態，然後將熱釘插入兩(liang) 個(ge) 需要連接的材料之間，待釘冷卻之後就完成了鉚接。熱鉚適用於(yu) 連接高強度的材料，如鈦合金等。

冷鉚是指在進行鉚接時，釘處於(yu) 室溫狀態。在冷鉚的過程中，鉚釘通過錘擊或者機械加壓的方式壓入兩(liang) 個(ge) 需要連接的材料之間，完成鉚接。冷鉚適用於(yu) 連接低強度的材料，如鋁合金等。

總的來說，熱鉚適用於(yu) 連接高強度的材料，而冷鉚適用於(yu) 連接低強度的材料。鉚接技術的選擇需要根據具體(ti) 的材料、結構和要求來決(jue) 定的。

為(wei) 什麽(me) 飛機製造不采用焊接？

在我們(men) 熟知的機械連接方法中，焊接也是十分常見的，那飛機製造為(wei) 什麽(me) 不采用焊接而使用鉚接呢？這首先要從(cong) 兩(liang) 者的區別開始說起。鉚接和焊接是連接材料的兩(liang) 種不同的方法，它們(men) 的區別主要體(ti) 現在以下幾個(ge) 方麵：

連接方式不同：鉚接是通過鉚釘連接材料，而焊接是通過熔化材料並讓它們(men) 重新凝固連接在一起。鉚接隻是在連接處產(chan) 生一個(ge) 孔洞，而焊接則是將兩(liang) 個(ge) 或多個(ge) 材料融合在一起。

材料損傷(shang) 度不同：鉚接可以在不對材料造成過多損傷(shang) 的情況下完成連接，因為(wei) 鉚釘可以在不加熱的情況下壓入材料中。相比之下，焊接需要高溫來融化材料，這會(hui) 對材料造成一定的損傷(shang) 。

連接強度不同：焊接通常可以獲得更高的連接強度，因為(wei) 焊接可以在材料中形成均勻的連接。但是在某些情況下，鉚接可以獲得相同的連接強度。

這下大家一定對這小小鉚釘有了更多的了解了吧，飛機製造不是一日之功，是由無數前輩先驅在黑暗中不斷摸索下才有了現在的樣子，小小的鉚釘穿針引線般地將飛機機身拚接起來，其中的門道也是別有洞天。

同樣的，技術不會(hui) 一直停滯不前，期待將來的技術進步為(wei) 我們(men) 國家的飛機製造事業(ye) 帶來更大的進步。

策劃製作

來源丨上海科技館

作者丨鄭寅，地麵工程師；王益熙，上海科技館展教中心科學老師

責編丨白莉

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