航空緊固件的發(fā)展

1、航空鈦合金緊固件的發(fā)展[摘要]鈦舍空緊固件在現(xiàn)代飛機上應用廣泛，本文簡述了航空上使用的主要鈦緊固件品種，總結了國內近年來鈦緊固件的發(fā)展狀況，提出了國內鈦緊固當今，飛機性能的提高越來越依賴于先進材料和先進工藝技術?？梢哉f，鈦合金、先進復合材料的使用量，代表了飛機的先進程度。在第3代的蘇27飛機上已大量采用了鈦合金材料和鋁鋰合金材料；在第4代以F一22為代表的飛機上，復合材料的使用超過了30％鈦合金的用量也比較多；民機上復合材料的使用也日益

2、擴大飛機制造主要考慮以下幾個方面：減輕結構重量，防止電化學腐蝕，提高機體的壽命和可靠性以及耐溫等綜合性能在現(xiàn)代飛機加工中雖然大量采用整體成形技術(如金屬結構的數(shù)控加工技術、化銑技術，復合材料結構的共固化技術、RTM技術等)，減少了飛機裝配的工作量焊接及膠接技術的發(fā)展也取代了部分機械連接，但飛機裝配工作量仍占機體制造總工作量的30％。飛機的連接仍以機械連接為主，且對機械連接提出了更高的要求，在飛機連接裝配中大量采用自動鉆鉚、新型緊固件、干

3、涉配合等技術。新型緊固件主要采用鈦合金，國外多年的應用實踐證明，在飛機上采用鈦合金緊固件加干涉配合，能提高接頭強度，大大提高結構的疲勞壽命(提高2～5倍)和簡化結構密封在民機上使用可使結構重量減輕4％。國外，如美國、法國等航空發(fā)達國家，從5o年代便開始研制、生產鈦合金緊固件，經過40多年的歷程，已經發(fā)展了多種滿足各種使用要求的鈦合金緊固件，供應了世界上航空制造技術多種型號飛機的裝配。l航空鈦合金緊固件鈦合金緊固件拉伸強度一般為1000～

4、1500MPa，相當于30CrMnSiA鋼調整質后的強度，鈦緊固件的抗剪強度與合金鋼也屬同一量級，但密度僅為鋼的58％，因此，在國外先進飛機上，30CrMnSiAr鋼緊固件已基本上由鈦緊固件代替。由于比強度較高(可達到高強鋁合金的比強度)，耐溫達350℃，電位較低，抗疲勞、抗切口敏感性好，熱膨脹系數(shù)小，無磁性，鈦緊固件在飛機的鋁合金結構、鈦合金結構、復合材料結構上都可以大量采用。現(xiàn)代飛機采用多種鈦合金緊固件，主要有普通鈦螺栓、干涉螺栓、

5、特種緊固件等。(1)螺紋鈦緊固件主要有：普通鈦螺栓、高鎖螺栓、艾迪螺栓系統(tǒng)等。普通鈦螺栓：按頭型分為沉頭(100。，130。)螺栓、六角螺栓十二角螺栓、十二角法蘭螺栓等。100。沉頭螺栓有多種槽形，如菲利普十字槽、高扭矩十字槽、三翼槽、高扭一字槽、康尼高扭一字槽等形式。桿徑有間隙型的、干涉型的。高鎖螺栓：它是一種可單面安裝的螺紋緊固件，是飛機上大量使用的緊固件之一，按受力可分為抗拉型、抗剪型。螺栓有100。沉頭和平凸頭，抗剪型用鋁高鎖螺

6、母，抗拉型螺栓采用不銹鋼螺母。桿徑分為間隙型、干涉型、短螺紋干涉型。螺母按用途分為普通高鎖螺母、密封高鎖螺母(內有特氟龍墊圈)，自對中高鎖螺母(用于05?！?。斜面安裝)。艾迪螺栓緊固系統(tǒng)：是第4代螺母系統(tǒng)，其螺栓的螺紋上帶有5個槽，螺母上帶有3個凸起，凸起在套簡作用下起驅動螺母的作用，還起到安裝完畢時夾層達到一定的預載荷后填充到螺栓的螺紋凹槽中的作用。該系統(tǒng)的載荷可控制，不易損傷零件，適宜于復合材料的連接。(2)干涉緊固件：現(xiàn)代飛機疲

7、勞壽命要求越來越高，軍機壽命50008000飛行小時，民機500o0飛行小時，因此，需使用除孔壁強化外的干涉配合連接來提高結構的疲勞壽命。在民機上，幾乎100％的不可拆卸的傳剪緊固件都采用了干涉配合技術。金屬結構使用的干涉緊固件，如MD銷釘，干涉高鎖螺栓、70。干涉螺栓、干涉環(huán)槽釘?shù)?，可采用鉚槍或拉槍兩種方式安裝在復合材料上采用帶村套的干涉環(huán)槽釘及近年來發(fā)展的Hr—U緊固件系統(tǒng)。(3)特種緊固件包括鈦環(huán)槽釘、單面螺紋抽釘?shù)?。鈦環(huán)槽釘：主

8、要用于高傳載接頭。用于金屬結構的有100。沉頭、凸頭兩種，桿徑有間隙型、干涉型、加大型。復合材料結構用的鈦環(huán)槽釘有100。沉頭、130。沉頭、凸頭3種，其中干涉型是帶襯套的環(huán)槽釘，連接時使用拉槍完成，具有可控的預載荷汽車工業(yè)及航空航天等領域迅速得到應用。能滿足設計要求。另外，生產能力也僅限于研制及小批量生產，滿足不了飛機裝配的大批量需求，需通過改造設備及工藝技術能力來提高(2)鈦緊固件的大批使用必須通過設計的需求牽引、研制的技術推動相互

9、統(tǒng)一來實現(xiàn)。不但在復合材料結構上使用鈦緊固件，在金屬結構上也要大量選用鈦緊固件，才能達到使飛機大幅度減重的效果。為此，設計部門應在可能的部位大膽選用鈦緊固件。(3)研制、開發(fā)新材料、新結構的鈦臺金緊固件，以滿足新材料、特殊結構、高壽命、高可靠性的飛機裝配需要。有組織有目的地研制，并逐步在飛機上使用。(4)轉包生產需要的鈦緊固件量亦很大。目前，國產鈦緊固件性能已達到甚至超過國外，為了早日將國產緊固件用到轉包生產上，必須盡早通過適航才能替代