波音先進復合材料飛機螺栓型緊固件簡介

  在以前的飛機上,大多數應用于商用飛機的復合材料作用于次要結構,一般用松配合孔安裝在金屬結構上,其性能不足以承受重大軸向載荷。對于這些結構,由于其典型的薄片外形應用而不能依靠緊固件傳遞載荷。

  隨著先進復合材料作為主要結構件在現代飛機尾翼和地板梁上的使用,新型飛機上更多復合材料接頭需要用機械性緊固件來承受更大的載荷,同時,機械固定的復合接頭承受的飛機內載荷變的越來越多。這樣,就給了螺栓型緊固件更多的用武之地。下文就先進復合材料結構所使用的幾種典型螺栓型緊固件做一個大概的介紹。

  鎖螺栓:

  鎖螺栓鎖緊銷柱上有凹槽被切斷到桿上面或者包裹在桿上面.鎖螺帽沒有凹槽但是當被用力旋到銷柱上時,銷柱的一部分就會在裝配中脫落,控制安裝時的力量(扭矩),安裝鎖螺栓時需要特殊工具。在復合材料上用的鎖螺栓由特殊的防護材料。為防止腐蝕,鎖螺帽不用鋁合金制作,為減少接觸應力,有一個法蘭安裝在復合材料上。其銷柱上安裝時脫落的部分也是為了考慮減少接觸應力而做的設計。鎖螺栓的安裝快速又方便,但是需要開闊的接近部件的空間,當接近困難時,需要用其它形式的緊固件。

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  HI-LOK螺栓:

  HI-LOK螺栓有線狀螺紋。它的鎖螺帽也有線狀螺紋。安裝壓力受控于鎖螺帽的凹槽,這部分在安裝過程中會被螺桿鎖定機構剪切掉。在復合材料的應用中,它和鎖螺栓相似有防護,,鎖螺帽不用鋁合金制作,為減少接觸應力,有一個法蘭安裝在復合材料上。特定的動力工具需要在HI-LOK螺栓安裝中用到,六角鍵和標準的扳手也可以用來手工安裝。

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  Eddie 螺栓:

  Eddie 螺栓的螺柱上也由線狀螺紋。其螺栓一部分的螺紋被機加工形成3個凹槽。當鎖螺帽安裝時鎖螺帽上的圓形突出部分旋進凹槽中,旋轉模提供了機械鎖緊,并控制了鎖螺帽的扭矩。因為其一開始設計的時候是為了應用于復合材料,所以設計特性于鎖螺栓和HI-LOK螺栓相近。其安裝時沒有碎屑掉下,這樣就減少了安裝后需要除去的碎屑量。這種螺栓的安裝扭矩比其它形式螺栓的更可靠?;谶@些原因,Eddie 螺栓在復合材料裝配中有著廣泛的運用,出于維修的目的,HI-LOK螺栓可能被取代。其安裝時要用到特殊的動力和手動工具。除了一個特殊的導向螺套外,其它的和HI-LOK螺栓基本一樣。六角鍵和特殊的導向螺套也可以用來手工安裝。

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  可拆卸螺栓:

  接近蓋板,機腹整流罩等復合材料部件必須在例行維護中拆卸。這些件就 需要用重量輕,防腐性能好的可拆卸鈦合金突頭和埋頭螺栓。這些緊固件都是標準件。

  由于安裝扭矩是由工作者控制的,所以安裝時必須遵守BAC 5063-4的要求。墊片可以被用在螺栓頭和螺母頭上用于減少接觸應力以及保證電氣和雷擊及靜電接觸,這些墊片可以被重復使用。

  這些緊固件的上鎖機構在再三裝配產生磨損后,必須更換。需要確認換上區的緊固件與先前的一樣或者可以被替代,同時確認這些緊固件與它們所接觸的碳纖維部件電相容。

  盲螺栓:

  在螺栓裝配時,很多時候受條件限制,不能雙面接近,這時候就需要用盲螺栓來安裝。特殊的盲螺栓用于復合材料的裝配,比如:升降舵,方向舵及其它一些難于接近的區域。在777尾翼和787大量的結構修理中也用到盲螺栓。 由于盲螺栓用于難接近的遠端,成形頭很難甚至不能檢查,所以必須嚴格地執行BAC 5063的安裝程序。

  以上對于先進復合材料飛機結構所使用的典型螺栓型緊固件做了一個大概的介紹。由于新型飛機發展的方向就是大規模復合材料化化(如已運行的波音B787,研制中的空客A350),今后螺栓型緊固件的應用前景應必定會更加廣闊。

  作者:孔聞琦
  來源:中國科技博覽

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