У деяких питаннях сучасне літакобудування залишається дуже консервативним, наприклад, у виборі методів збирання. Незважаючи на наявність ефективних методів зварювання, і в цивільних, і у військових літаках масово використовуються заклепкові сполуки. Втім, для використання цього архаїчного методу є серйозні підстави.
Матеріали для створення літака
Авіалайнери./ Фото: rbc.ru
Конструкція літака – це компроміс між міцністю, вагою і довговічністю. Дивно, але навіть сьогодні, в епоху композитів та 3D-друку, основою більшості літаків залишається алюміній. Він легкий, стійкий до корозії і здатний витримувати високі навантаження, що робить його незамінним виготовлення фюзеляжів і крил. Причина цього — здатність алюмінію успішно чинити опір втомі металу, коли він починає руйнуватися від постійних коливань і вібрацій. А у польоті це постійне явище. Важливо й те, як цей метал поводиться в екстремальних умовах: при різких перепадах тиску, при мінусових температурах на висоті та при сильній трясці.
Фюзеляж авіалайнера./ Фото: sputnik.by
Також у сучасних авіалайнерах все частіше застосовуються композити. Їх використовують, наприклад, у хвостових частинах або на обтічниках, де не такий критичний опір ударам і навантаженням. Композитні матеріали високо цінуються за легкість та стійкість до корозії, але є й зворотний бік — вони гірше піддаються перевірці на пошкодження. Там, де метал дає тріщину, яку можна побачити чи промацати, композит може приховувати ушкодження усередині. У рухових гондолах та деяких частинах крила нерідко можна зустріти титан. Він важчий за алюміній, але й набагато міцніший. Титанові деталі не бояться високих температур та сильних ударів, що робить їх ідеальними для зони поряд із турбіною. Також титан використовують у шасі — адже воно має витримувати вагу всієї машини під час посадки. Використовують титанові сплави точково через їхню високу ціну.
Фюзеляж із алюмінію./ Фото: sdelanounas.ru
Алюмінієві сплави, вуглепластик, титан – кожен із цих матеріалів займає строго певне місце в конструкції літака. Їхні комбінації невипадкові і продиктовані десятиліттями проб, помилок і льотних випробувань. Щоправда, є велика проблема – з'єднувати деталі з них дуже складно, особливо якщо деталі виготовлені із різних матеріалів. Зварюванням зробити це або неможливо, або важко здійснити з різних причин, тому в літакобудуванні досі використовуються сучасніші варіанти старовинних заклепок.
Питання складання – зварювання
Стійки літака./ Фото: aif.ru
Звісно, зварювання в авіації використовується, але не так широко, як можна було б подумати. Її застосовують в основному там, де потрібні особливо міцні та монолітні з'єднання — наприклад, в елементах шасі, рухових кріпленнях або деяких вузлах, що працюють при високих температурах і тисках. Ці зони зазнають найсильніших навантажень, особливо під час зльоту та посадки. Сталь, на відміну від алюмінію, витримує такі випробування краще і зберігає форму навіть після екстремального нагріву. Зварні конструкції тут виконують роль «внутрішнього скелета». Вони не видно зовні, але тримають на собі значну частину ваги та витримують ударні навантаження. У таких місцях важлива саме монолітність, яку зварювання якраз і дає. На відміну від заклепок, де деталі з'єднуються внахлест, зварний шов перетворює два елементи на єдине ціле. Це особливо важливо у вузлах, де небажана поява навіть мікроскопічних зазорів чи люфтів.
Зварювальні роботи./ Фото: ytimg.com
Зварювання також використовується для виготовлення паливних баків, які вбудовуються в крило або фюзеляж. Герметичність тут критична і зварний шов забезпечує щільне з'єднання, що не вимагає додаткових ущільнювачів. Щоправда, такі баки найчастіше зустрічаються у військовій чи експериментальній авіації. У цивільних лайнерах частіше застосовують інтегровані баки, вбудовані в конструкцію крила, але навіть там зварювання зустрічається при з'єднанні металевих частин усередині паливної системи. Тим не менш, незважаючи на свої плюси, зварювання не може замінити всі способи з'єднання. Вона має свої недоліки і обмеження, тому замість неї використовують старі добрі клепані з'єднання.
Питання складання – клепка
Заклепки на фюзеляжі. Фото: flickr.com
Заклепки в літакобудуванні здаються якимось пережитком минулого, особливо на тлі сучасних технологій, але для їхнього використання є серйозні причини. Вся справа в тому, що більшість конструкції літака виготовлена з тонкостінних алюмінієвих панелей. А алюміній, особливо в авіаційних сплавах, погано переносить сильне нагрівання. При зварюванні він може втратити частину своєї міцності, деформуватися або дати мікротріщини. Клепка дозволяє з'єднувати елементи без теплового впливу. Це особливо важливо, коли конструкція повинна залишатися міцною та при цьому максимально легкою. Виходить акуратне, передбачуване з'єднання, яке не вносить у метал зайвої напруги.
Сполуки заклепками./ Фото: sdelanounas.ru
Крім того, клепкові з'єднання легко перевіряти та обслуговувати. Якщо одна заклепка ослабла або пошкодилася, це можна швидко помітити та замінити її на нову – не розбираючи весь вузол. На таких великих машинах, як літаки, надійність, це ще й питання контролю. Зварний шов може приховувати всередині дефект, який не побачиш зовні, а із заклепками все на увазі. Плюс вони добре працюють за умов постійної вібрації. Літак у польоті живе своїм життям: гнеться та «дихає». По суті, заклепки фіксують конструкцію таким чином, щоб вона зберігала певний ступінь рухливості. Жорстке зварювання в таких умовах швидше тріскається, особливо якщо динамічні навантаження.
Заклепки./ Фото: topwar.ru
До того ж, заклепки відмінно підходять для серійного виробництва: їх можна ставити швидко та з високою точністю, а результат завжди передбачуваний. У сучасних лайнерах використовується змішаний підхід: у деяких місцях ставлять клепки, в інших гвинтові з'єднання або клейові композити, але саме клепка залишається основою. Заклепки перетворилися на свого роду еталонний метод з'єднання деталей у літаках. Завдяки їм вдається уникнути структурних змін металу в процесі збирання, зробити всю конструкцію більш надійною та спростити виробництво.
Питання складання – клей?
Клеєне крило з композитних деталей./ Фото: dzen.ru
Втім, заклепки — не найдивовижніший спосіб збирання літака, куди більш несподіваним є використання клею. Щоправда, йдеться не про канцелярський чи будівельний клей, а про спеціальні авіаційні склади — міцні, термостійкі та стійкі до вібрацій. Такі клеї найчастіше застосовують для з'єднання композитних матеріалів, особливо коли йдеться про деталі з кривими поверхнями або тонкі панелі, де механічне кріплення може порушити структуру. Клейове з'єднання виходить легким, рівним і не перевантажує саму деталь. Саме склеювання часто йде у тандемі із заклепками чи болтами. Наприклад, крило може бути склеєне по кромці і при цьому закріплене по периметру механічним способом. Це потрібно не тільки для надійності, а й щоб рівномірно розподілити навантаження. Сучасні клеї справляються з цим не гірше за болти, особливо в поєднанні з вуглепластиком або скловолокном, які самі по собі добре реагують на клейкі склади. Крім того, на відміну від зварювання або клепки, клей не вимагає свердління або нагрівання – а значить, деталь не втрачає своєї міцності і не ушкоджується в процесі збирання.
Карбонове крило./ Фото: drive2.ru
Такі клеї — складні епоксидні або поліуретанові склади, розраховані на роботу при великих перепадах температур, підвищеної вологості та постійної вібрації. Їх ретельно тестують ще до початку збирання, тому що перевірка вже готового клейового шва буває непростою. Тим не менш, клей впевнено зайняв своє місце в авіації – особливо там, де важливі аеродинаміка та точність форми. Це не панацея і не заміна іншим методам, а ще один спосіб збирання, простий і досить надійний.
Літаки – зовсім особливий вид транспорту, і з ними пов'язано багато легенд та міфів, а деякі люди досі продовжують ставити елементарні питання про них .
Sourse: novate
