Почему в авиации используется заклепочное соединение, а не сварочное или болтовое

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Каждый, кто видел корпус воздушного судна с близкого расстояния наверное обращал внимание, что все элементы фюзеляжа соединены между собой заклепками. Но в инженерии имеется огромное количество иных крепежных элементов. Почему авиационная промышленность отдала предпочтение именно заклепочному соединению?

Какой вид соединения металлических деталей считается наиболее простым, надежным и экономичным по техническим соображениям? Ответ очевиден – сварка. Достаточно посмотреть на автомобили, где все детали кузова надежно закреплены при помощи сварки. В авиации и аэрокосмонавтике надежность сварки уже не выглядит такой очевидной, что уже говорить здесь про гайки и болты.

Если рассматривать такие составляющие как трудоемкость и экономия – очевиден тот факт, что заклепочное соединение уступает сварочному и болтовому. Однако используются в авиастроении заклепки не просто так.

Если более точно выразиться, то использование заклепок происходит не от хорошей жизни. Болтовое соединение фрагментов корпуса даже не рассматривается конструкторами по причине его ненадежности.

Корпус воздушного судна регулярно испытывает высокие нагрузки, в результате которых возникает большая вероятность раскручивания болтов. Кардинально другая история обстоит со сварочным соединением. Сварка обеспечивает слишком жесткую конструкцию и в этом ее главный недостаток в авиастроении.

Высоко над облаками на фюзеляж воздушного судна обрушиваются мощные удары. Два металлических фрагмента, соединенные сваркой образуют крепкую конструкцию, но между этими металлическими фрагментами создается высокое механическое напряжение.

Для наземного транспорта данное явление не является критическим, поскольку машины не испытывают таких колоссальных нагрузок как воздушные судна. Высоко в небе механическое напряжение корпуса самолета приведет к его полному разрушению. Самолет, на котором применялось сварное соединение с большой долей вероятности развалится на части как только окажется на большой высоте. По этой причине авиаконструкторы отдают предпочтение заклепочным соединениям.

В авиастроении заклепочное соединение может выполняться встык или внахлест. Для того чтобы клепаные соединения стали более стойкими и надежными они обрабатываются специальным герметиком. Весь процесс заклепочного соединения выполняется вручную, рабочие используют лишь подручные механические средства.

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе

Для связи jackhalloween9@gmail.com

89 комментариев

z
Извините, но вы так и не ответили на вопрос, поставленный в заголовке. Если поменять сварку на заклепки, проблема высоких напряжений никуда не денется. Там где разрушалась сварка будут разрушаться заклепки.
На самом деле заклепки используются потому, что алюминий из которого делают корпус самолета не так хорошо сваривается как например сталь. Во-вторых, заклепочные соединения проще контролировать.
a
Ну вы ваще :) Этот пост же писала макака, сбежавшая из подвала Донцовой. Во всех постах этого автора смысл есть только на поверхности, где то на уровне пленочки. Позорище на ixbt. Наверное из коммерческого рерайта выгнали — вот он и старается плодит всякую чушь тут.
Э
А корпус морских судов почему не скрепляют сваркой, хотя он из стали? Автор правильно объяснил. Корпус испытывает высокое напряжение от неравномерных нагрузок, проще говоря его порвёт.
A
Более того сварка используется в авиации. Например в Eclipse 500 использовалась холодная сварка, а в каком-то советском перехватчике — вообще лазерная сварка в вакууме.
176527311436@odnoklassniki
Никто не собирался отвечать на вопросы.
Цель статьи — чего-нибудь написать и заработать денюжку.
D
Я вот написал, а как заработать денежку? Уж не серчайте, напишите
A
В авиации используются как заклёпочные, так и резьбовые соединения, точечная сварка и клеевые соединения.
S
заклепочное соединение может выполняться встык

не «встык», а «встык с накладкой», что в своём роде тоже «внахлёст».
И да, если целесообразно, то и сварка, и болтовые соединения используются. Обратите внимание хотя бы на маломерные суда: есть дюралевые сварные и клёпаные, а вот стальные — сварные, потому как гораздо проще.
87638502@vkontakte
Как и по причине того, почему отказались использовать в танках. Из-за давления и колебания всё разваливается и убивает всех вокруг. Отличная получается машина смерти!
A
В смысле отказались? Куда делась сварка из станкостроения?
I
А в судостроении почему используют?
486dx2
педалирование темы «на большой высоте» настораживает.
основные перегрузки корпус самолета таки испытывает при взлете и посадке.
конечно если речь не про боевые самолеты.
В
Самолёт испытывает нагрузки при нештатных ситуациях, выхода из пикирования или резкого отклонения ручки. По этому и считают запас прочности как и строительстве зданий. Может сильно охлаждаться на морозе и нагреваться на салнце. Но я думаю, что причина использования заклёпок это простота метода, возможность ремонта в любых условиях, на любых аэродромах. Ну и при сварке возможно каркас может повести.
K
Высоко над облаками на фюзеляж воздушного судна обрушиваются мощные удары.

Это, например, какие? Или, иначе говоря, удары чем?
D
Надо было внимательно смотреть в окно, увидел бы нечистую силу. Вишь как…
A
Вы просто попали в воздушную яму.
a
Мало кто, кто не связан с авиацией, знает что такое турбулентность, воздушные ямы и прочее. Это нормально. Да и про 5g человек просто где-то слышал, вот и повторил.
Ух, помню на каи12-м летали в пасмурную ветрянную погоду — было страшно, когда альтиметр начал резко стрелку вести. С 1000 до 800 футов за секунды 3…
V
Вероятно, что гусями и утками
D
Видимо, нагрузки от разнообразных сил, воздействующих на констр. при эволюции самолёта: силы от изгиба, кручения, сжатия, растяжения и их комплексов, стремящихся к деформации элементов конструкции. Но чем выше за облаками, тем меньше плотность потока и силы меньше. Вот зависимость структурной решётки аллюминия от высоты полёта-как минимум, тема для диссертации. Деформация, достаточность реакции материала, неутяжелить… Наверно так, если вкратце.
f
”Для того чтобы клепаные соединения стали более стойкими и надежными они обрабатываются специальным герметиком.” это что ещё за герметик такой для стойкости и надёжности? Я то думал герметик для герметизации и защиты от коррозии используется.
«Весь процесс заклепочного соединения выполняется вручную, рабочие используют лишь подручные механические средства.» — давно уже есть клепальные автоматы.
Ну и вообще, похоже автор совсем не разбирается в самолётостроении. Зачем тогда писать о том, чего не знаешь?
А
Здесь имеется ввиду герметик обеспечивающий герметичность клепочного соединения от утечки воздуха в последующей эксплуатации.
108827060593850496751@google
Автор сам недавно призадумался на эту тему, что-то узнал, что-то как-то понял частично, решил с нами поделиться. Не ругайтесь:)
H
Ну так прежде чем демонстрировать своё графоманское недержание, желательно для автора всё-таки изучить вопрос о котором пишешь. А не из серии «где-то что-то услышал, что не понял, то донапридумывал».
108827060593850496751@google
Да я ж разве возражаю? Так и есть. Но вот не утерпел товарищ.
D
Герметик-для герметизации шва, а от каррозии-как следствие: нет электролиза, электролитической диссоциации гальванической пары и не разрушалась вместе контакта (заклёпочный шов). Сам удивляюсь, как просто.
G
На а380 стрингеры приварены к обшивке в сжатой зоне (внизу фюзеляжа). В растянутой зоне такое соединение ставить не будут из-за усталости.
m
Пусть поставят после отдыха, делов-то.
D
Почему «в сжатой зоне»-знакопеременные нагрузки и в комплекте со всеми…
В
Автор темы не в курсе про то какие процессы происходят при сварке металла и о том что рядом с зоной сварки происходят разного рода термические процессы он не пишет потому что незнал и в добавок забыл. Изменееие происходят существенные такие как отпуск металла. Металл становится мягче и в процессе эксплуатации могут образоваться трещины рядом со сварным швом в зоне отпуска металла. В авиации применяют все от болтов с гайками которые контрятся до заклепок и сварки. В каждом конкретном месте используют что больше подходит и надежней.
T
В точку. Поэтому же кстати ответственные строительные конструкции (фермы перекрытий, мостов и т.д) так же соединяют либо высокпрочными болтами либо заклёпками. Сварка менее надёжна
a
Не надёжна так что ее используют в двигателях самолётов, в турбине сами лопатки сварные, камеры сварные, а вот корпус литой, а внешняя оболочка да на клепках
103028105655886595209@google
Статья дилетанта.
Клепают не только вручную.Но и механизированно-ручные скобы, прессы.Клепальные автоматы есть, которые сами сверлят, зенкуют, клепают.
a
Кто же разрешает на сайте писать такие безграмотные статьи Неужели так трудно хоть немного серьёзно относиться к этим темам?
3452962850543104555@mailru
Варить надо уметь… В авиации варить научились недавно и ещё не всё…
И
Ещё недавно мне внушали, что алюминий( дюраль+ сплавы) просто не варятся..
Авиация и космонавтика — самые передовые сферы, где бы и применили " новейшие достижения современной технологии"...
Есть некие Су, Миг итп- в строю, теперь ставим на «подварку»? Даже при появлении новых способов соединения — сколько ЛЕТ надо, чтобы испытать это соединение…
N
Давненько не было заклëпок на горных велосипедах.
N
N
Давненько не было заклëпок на горных велосипедах, рамы которых в подавляющем большинстве случаев делают как раз из алюминиевых сплавов.
И корпуса ракет выполняются сварными.
D
Тут проблема не в том, умеют или не умеют. Миллион лет умеют варить все сплавы, которые на это способны. Дюрали не варятся, магнали и авиали прекрасно варятся.
n
велосипедные рамы паяют наверно
2821798615894327839@mailru
КГ/АМ. Для начала, когда начали чамолеты из аллюмирия клепать, то его иначе соединить было невозможно. Кроме того, отжиг металоа пои сварке не идет ему на пользу. Есть, конечно, и сварка, пример тому — хребтина Ту-160. Но сварка титана это развлекуха для избранных. Ну и, наконец, ремонт. При сварке снять деталь без дополнительного повреждения силового набора нельзя. А с заклепками это делается легко. Вот и все.
U
Самолёты по большей части строятся из алюминия. Сварка алюминия — дело хлопотно и недёшевое, стальные болты в паре с алюминием образуют корродирующую пару. Поэтому единственно надёжный способ соединения алюминиевых деталей самолёта между собой — заклёпки. Когда фюзеляж изготовлен из стали — как у МиГ-25 — там в ход идёт сварка. Бывает ещё титан, но цельнотитановым у нас был только «сотка» Т-4 Павла Сухого, в серию не пошёл.
D
А какие лопатки сварные?
А что за зверь Т-4 «сотка»?
В
Перспективный бомбардировщик, разведчик, носитель гиперзвуковых раекет.
А
Дерьмостатейка для набора просмотров и коментов от понимающих людей, естесно обсирающих макаку за клавиатурой.
109119818707306581041@google
Интересно, по какому принципу абсолютно не знакомые с вопросом писаки выбирают себе следующую тему? Тянут карточки из кастрюли?
e
абсолютно не знакомые с вопросом писаки

Этот вы знаете, что они не знают.
Эффект Даннинга-Крюгера же.
s
Как такое можно публиковать вообще? Используют заклепки где алюминь. Стальные и титановые варят. https://sinref.ru/000_uchebniki/04755_samolet/001_spr_molod_slesara_sborshika_letat_apparat/042.htm
D
Вот она булонская школа, мнгновенное мышление
А
Подручные средства? Это кирпичи и арматура чтоль?
R
В воздухе корпус самолёта испытывает различные нагрузки. И вектор этих нагрузок постоянно меняется. В ходе эксплуатации появляется усталость метала. И там где при других соединениях появится внутреняя трещина, что не выявить без приборов при клёпочном соединении — ослабнет только клёпка. Что выявляется визуально.
14644503938546488775@mailru
Ааааааааа, что за бред?!!!
Во первых — в конструкции ВС используются все виды соединений. Во вторых хороший болт всегда лучше чем заклёпка. Их бы и использовали, но это очень дорого — болт сделан из стали или титана, плюс гайка к нему, а заклёпка — одна деталь из алюминия. В третьих масса — заклёпки легче чем болт с гайкой. В четвёртых коррозия — соединения алюминия с алюминием предпочтительнее, чем сталь-алюминий и даже титан-алюминий. В пятых — кто сказал, что клепать сложно и долго? Есть специальные станки, которые клепают конструкции с высокой скоростью. То есть если доступ позволяет, то заклепать шов на таком станке будет не медленнее чем закрутить болты (тоже не в ручную естественно)
Касательно сварки — на новых самолётах Аирбас уже применяет точечную сварку стрингеров с обшивкой. Так что...
Про прочность тоже полный бред написан...
Удалите эту статью плиз, чтобы необразованный народ ещё больше не сваливался в невежество…
a
Болтовые соединения требуют протяжки после каждого проекта, вибрации там ого-го, а клёпки только визуального осмотра
14644503938546488775@mailru
Кто вам это сказал??? Что за чушь?
Вы вообще представляете как выглядят авиационные болты? Какие виды болтов бывают? Какие гайки используют? Как они контрятся?
Да, например на ту-154 проверку момента затяжки болтов стягивающих очк и цчк требовалось производить, но это исключение, а не правило. Все силовые элементы (пассажирских) самолётов собраны на болты!
И что такое «проект вибрации»???))))
D
Ну прям-суд Линча…
101882405614826674150@google
Вроде пока не тащат.
w
Автор явно далёк от проектирования и конструирования в авиации. Алюминиевые сплавы, которые используют в Российской авиации (Д16, 1163, В95 и пр.) невозможно нормально сварить. Про жёсткость сварки — верно, не во всех элементах она нужна, самолёт в полёте «дышит», излишняя жёсткость приведёт к трещинам и прочим неприятностям.
Про болты — полный бред. Самоконтрящиеся гайки? Не, не слышал. Болт держит нагрузку меньшую, чем заклёпки того же диаметра? Чегоооо?
Применение заклёпок обусловлено их ценой (важно для гражданской авиации), а главное, заклепочный шов легче болтового.
S
Единственный нормальный ответ.
Заклёпки действительно применяются в авиации (в случае выбора), так как они легче чем болты. Хотя болтовое соединение разьемное, а сварка и заклёпки неразъемные. Сварка не применяется по следующим соображениям 1) нельзя сварить материалы 2) характерный размер сварки, обычно катет, не должен превышать минимальный размер свариваемых деталей.
Конечно все виды соединений применяются в авиастроении. Какой вид применить и где определяется в процессе проектирования исходя из различных требований, некоторые аспекты я привел в начале
111286393118965899659@google
Главное не отметили в комментариях, что сразу режет глаз: соединение СВАРНОЕ. Сварочный аппарат есть, писака от слова писать.
p
Где-то проскакивает информация что F-35 или F-22 Raptor на лазерной сварке.
D
А как это сделать «отпуск» F-35 в готовом виде чтобы снять концентрацию напряжения по всем швам одномоментно? Иначе, ведь развалится, дело времени. Работают люди.
9b22f592c7772b3a107cd11b500ed91b@livejournal
Тот случай, когда спутал хобот и яндекс-дзен)
666265334@vkontakte
Низкочастотная вибрация- вот причина установки заклепок. Автор учи матчасть балбес!
118321937257937089360@google
… Интересно, а американцы свои самолёты тоже клепают?..
M
О Господи. Так почему не сварка? Да потому-что дураль Д16 или его аналог 2024 — если и варится, то крайне не надёжно. Крайне. Вот и все. А Болтовые соединения используются там, где не надо разбирать-собирать. Да и ещё момент. Заклёпки часто в местах без доступа с другой стороны.
b
Фюзеляж и крылья у МиГ-25 изготовлены из стали, сварные. В эксплуатации на крыльях появляются «усталостные» трещины, через которые успешно проникает наружу керосин из топливных крыльевых баков (отпотевает и потом под давление наддува баков может вытекать интенсивнее). Заводские бригады вынуждены приезжать и заваривать эти трещины. (Пустые баки + азот). Нагрузки силовые знакопеременные, вибрации, температура при трении о воздух при скоростях близких к 3М приводит к расширению металла и далее при остывании он возвращается в исходное состояние, что вызывает механические напряжения в сварных швах, изменение внешнего давления с высотой, наддув топливных баков — вот факторы, которые способствуют появлению усталостных трещин по сварным швам.
SR-71 «Чёрный дрозд» сварен из титана (Большой температурный нагрев, температура при трении о воздух при скоростях близких к 3,5 М приводит к расширению металла и далее при остывании он возвращается в исходное состояние, что вызывает механические напряжения в сварных швах и т.д… Разработан этот выдающийся самолёт в «Мастерских скунса» Келли Джонса, но уже списан, в музеях, его функции перешли к спутникам). Топливо из крыльев течёт уже на старте, в полёте он разогревается, расширяется титан (даже гофр есть на крыле продольный для этого, при расширении зазоры уменьшаются, течи прекращаются или уменьшаются) и потом, для восполнения запаса топлива при полётах на большую дальность, он вынужден в полёте дозаправляться с воздушного танкера.
D
Топливо на поверхности крыльев, норма, трещины… Бесовщина! А как же статические разряды на обшивке о воздух-многие тысячи вольт? Взрыв, и всё. И нет вопроса. Здесь что то не так, по-сложнее будет. Не может такое производиться, вопреки тех. задания.
b
Вот, например, видео
https://www.youtube.com/watch?v=ciK7p4khIIM
и на 9:37 минуте видео рассказывается и показывается как текут баки на земле и в воздухе. Это конструктивно-производственный недостаток («так получилось»), статика с поверхности самолёта снимается статическим разрядниками, обычно на концах крыльев и хвостового оперения в полёте, а на земле тросик на шасси, трущийся о бетон. На стоянке «втыкается в отверстие на фюзеляже» штырь в самолёт-трос-штырь в землю, это стационарное заземление. Взлёт был с неполной заправкой, чтобы снизить нагрузку на элементы и уменьшить разбег.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Lockheed_SR-71_Blackbird#Вывод_из_эксплуатации
T
У нас на производстве отлично свариваются элементы из дюралюминия, разные марки существуют, АК, д16 и прочие сплавы. Многие из них относятся к сварным. Более чем сварка отдельных отсеков выполняется по ГОСТу. Исключения составляет лишь внешняя, и несущая конструкция. Всё доступно и понятно в принципе описали — люфт и деформация в воздухе разрушит несущие сварные детали, заклёпки «ходят» и это основной критерий
4649307@vkontakte
Титаник тоже был на заклёпках. В итоге затонул.
101882405614826674150@google
В этом были виноваты не заклепки, а некий Айсберг.
4
Рамы боевых самолётов сварные из нержавейки, и ключевые элементы обшивки давно не алюминиевые- во времена перехода на сверхзвук выяснилось что алюминий просто не везёт тягу, нагрев из-за трения о воздух «критических точек» доходил порой до 400°. Ещё в миг 29, 15-20 внешней обшивки делали из композитов и когда у тебя в конструкции куча материалов разных как небо и земля, всё сварить невозможно. Главное что нагрузки динамические, со знаком+ и-, и хоть сварка и даёт прочное соединение, но некоторые сплавы при таких условиях дадут трещины, а это крах. Кроме того у нас масса играет огромную роль. А заклёпка позволяет конструкции «дышать», что продлевает срок жизни машины
D
А чо за рамы самолётов такие? Может фюзеляж самолёта? Так он собран из продольного и поперечного силового наборов… Они и есть-вся слава эпохи, основное здоровье планера, уж работают по всем деформациям «на славу». Материал-дуралюминий. Нержавейка, ооочень, неоправданно тяжёлая и здесь неуместная. Как то не по азбуке.
Вообще материал собран разношёрстный и разнотемный, о слова ЕГЭ, уж извините.
H
Ухты! Кто бы мог подумать?! А я думал для суеверия…
100686097844733078294@google
Заклёпки хуже болтов во всём кроме веса, цены, ну и возможно аэродинамики, в остальном болты гораздо лучше, но так-как вес, аэродинамика и цена вместе для самолётов важнее чем удобство разборки а прочность решается колличеством, то выбор очевиден
Z
«посмотреть на автомобили, где все детали кузова надежно закреплены при помощи сварки»… Что?! Прям все детали кузова?
S
Какая фигня написана! Болтовое — разъемное соединение, сравнивается с неразъемным- заклепочным и сварным. Не объяснена суть, почему сварка не применяется при соединении корпусных деталей самолёта. Самый отрицательный отзыв за такую статью.
g
Су-27 собран на саморезах, вся обшивка.
D
Лихо!
D
И как же он теряет обшивку в первые 15 полёта, может перевязывают чем-нибудь, проволочкой, например?.. Она и статику отводить будет и молнию, глядишь. Су-27, вона как… саморезы. Жесть!
102644949492122863803@google
Мнение выпускника МАИ:
с помощью заклепок и оплаты за просмотры — модераторы IXBT научили обезьяну пользоваться клавиатурой!!!
D
А в вашей МАИ рази не так? При поступлении прям 13 формул с выводом формулы Бернулли пишут?
Т
Когда я учился в занюханом ПТУ, нам объясняли это тем, что летательные аппараты испытывают большие вибрации, а для надёжности соединения фюзеляжа, в таком случае лучше заклёпки. Сварочные швы будут разрушатся, а резьбовые соединения ослабевать и раскручивается.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Первый гревел Shulz: изучаем прототип велосипеда The Lightning

Бренд Shulz наконец-то дал возможность всесторонне рассмотреть, что из себя будет представлять первый гревел компании. Выпущенный видеоролик-анонс состоит из двух частей. В первой ведущий канала...

С какой скоростью надо ездить по лужам

В дождливую погоду дороги становятся особенно коварными, а лужи на асфальте — не просто лужи, а настоящие испытания для водителя и его автомобиля. Каждая такая встреча скрывает риски: от...

Почему на современных стиральных машиных нельзя отключить отжим, и как это исправить вручную

Если на моделях стиральных машин 7-10 летней давности управление оборотами отжима (вплоть до 0) было базовой возможностью, то у современной техники подобная функция встречается всё реже. Но для...

Как можно узнать, сколько герц в экране Айфона и на что они влияют

В мире смартфонов происходит настоящая революция, связанная с частотой обновления экранов. Долгое время стандартом считались 60 Гц, но теперь производители, включая Apple, переходят на более...

Как одеваться в жаркую погоду, чтобы было комфортно

Лето — пора яркого солнца и прогулок на свежем воздухе. Но высокая температура может стать настоящим вызовом, если тщательно не продумать образ. Поговорим о том, как правильно одеваться...

Обзор MobaPad M6S: максимально удобная альтернатива Joy-Conn для Nintendo Switch

Над альтернативой для штатных Joy-Conn игровой консоли Nintendo Switch работали сразу несколько производителей, причем относительного успеха добился каждый из них, но по возможностям лучше, чем...