Почему самолеты клепают, а не прикручивают?

Заклепки должны сжимать две части вместе И передавать сдвиг. Давление приводит к трению, на которое приходится значительная часть нагрузки, передаваемой между двумя склепанными панелями. Чтобы выдерживать максимально возможный сдвиг, заклепке нужна гладкая поверхность. Резьба сделает его гораздо более уязвимым из-за эффекта надреза резьбы.

Поскольку панели обшивки и фланцы различаются по толщине, необходимо иметь на складе МНОГО различных размеров винтов, чтобы каждая комбинация толщин панелей соответствовала подгоночному винту с ровной длиной гладкого стержня. Заклепки, с другой стороны, будут забиваться до нужной длины во время производства, поэтому требуется всего несколько размеров, чтобы покрыть все эти толщины панелей.

Исторически инструменты для металлообработки были гораздо менее точными, чем сегодня. Для оптимальной передачи сдвига болт должен плотно сидеть в отверстии. Раньше это нельзя было сделать с помощью винтов, а только с помощью заклепок, которые утолщаются при установке на место. А поскольку авиационные регулирующие органы ОЧЕНЬ консервативны, проще всего сертифицировать соединения, проверенные на заклепках.

Ремонтопригодность достаточна при использовании заклепок, особенно если вы можете добраться только до одной стороны. Заклепки высверливаются сверлом, диаметр которого немного меньше исходного размера отверстия. Большое внимание уделяется тому, чтобы не превысить размер их первоначального отверстия. Затем заклепки, если материал достаточно толстый, выбивают молотком и пробойником. Если материал слишком тонкий или хрупкий, чтобы можно было использовать пробойник и молоток, заклепка будет высверлена сверлом, соответствующим первоначальному размеру отверстия под заклепку, с большой осторожностью, чтобы не увеличить размер отверстия. Если в процессе демонтажа отверстие повреждено или слишком большое, можно просверлить отверстие большего размера и установить соответствующую заклепку, в зависимости от существующих условий. После осмотра или ремонта детали снова склепаны.

Если вам нужна наименьшая масса для заданной прочности, снова заклепки побеждают винты. Разница может быть небольшой для отдельной заклепки, но она складывается для всего планера.

• Они дешевы и просты , особенно в необходимых объемах.
• Их невозможно открыть , полезное соображение безопасности. Вам нужно только проверить, правильно ли они вставлены с самого начала. Они не будут расшатываться.
• Заклепки заподлицо аэродинамически хороши, поскольку их можно сделать заподлицо с фюзеляжем, что сложно (или возможно?) при использовании болтов.
• (Вытяжные) заклепки отлично подходят для сложных конструкций, так как их можно применять полностью с одной стороны. Вы могли бы использовать винты, если бы вы предварительно вставили их, удерживали резьбу и вращали гайку, но в конце концов гайки все равно будут снаружи кожи.
• Кроме того, я считаю, что между панелями многих (коммерческих) самолетов наносится защитное покрытие для защиты от влаги и коррозии, поэтому вы не захотите их снимать с самого начала.
• Очень редко есть повод начать разбирать самолеты. Если он плохой, вы можете заклепать его или высверлить заклепку.
• Заклепки можно сделать немного меньше болтов, чтобы сэкономить вес. ( Не совсем уверен в этом )

Я полагаю, что замена панелей планера и осмотр труднодоступных частей будет проще с помощью винтов.

Каждый раз, когда вы делаете люк, он вводит слабое место в нагруженный планер, например, обшивку, покрывающую крылья и кабину, которую необходимо усиливать, чтобы довести ее до необходимой прочности, добавляя вес. Вот почему они сведены к минимуму.

Это не значит, что в авиации не используются винты или у них есть свои версии. Одна производная от винта называется hi-lok и представляет собой неразъемное соединение, подобное заклепке. Он работает так же, как классический болт, но имеет калиброванный диаметр между верхней шестигранной гайкой и нижней гайкой, поэтому он отрывается, когда достигает правильного крутящего момента. Таким образом, у него есть гарантия безопасности.

Вибрация сыпучих является серьезной проблемой.

Панели обычно изготавливаются из двух листов алюминиевой обшивки (толщиной 0,030–0,060) с прикрепленными между ними бумажными сотами и прочными алюминиевыми направляющими шириной от 1 до 3 дюймов по краям. Это делает панели невероятно устойчивыми к изгибу или сжатию, распространяющимися по поверхности, и чрезвычайно легкими. (Однако вы можете легко просунуть карандаш посередине (не рекомендуется пробовать в полете))

Использование шурупов: а) легко деформирует поверхность панелей (рассмотрите способ применения шурупа (кручение, которое заставляет его втягиваться внутрь) по сравнению с заклепкой (которая прикладывает силу только к себе до тех пор, пока не будет достигнуто почти полное сжатие) или б) быть очень восприимчивым к вибрации (особенно потому, что кожа слишком тонкая, чтобы вместить даже одну нить)

Можно использовать винты в сплошных краях, но вы все равно рискуете расшататься от вибрации, а также производственные затраты на нарезание резьбы или использование контргаек.

Плоские заклепки используются в самолетах по аэродинамическим причинам.

Заклепки выдерживают вибрацию лучше, чем обычные винты.

Что отличает заклепочное соединение от болтового, так это то, что заклепка расширяется при раскряжевке, чтобы полностью заполнить отверстие, в которое она была установлена. Для болтов/винтов требуется, чтобы схема отверстий была просверлена очень близко к идеальным местам, но все же требуемый допуск отверстия по размеру крепежа означает, что соединение должно быть либо закреплено достаточной силой зажима, чтобы удерживаться трением, либо необходимо принять что соединение должно двигаться, чтобы нагрузить крепеж при сдвиге. Конечно, это означает, что когда нагрузка меняется на противоположную (как это бывает при многих нагрузках на планер), соединение может нагружаться при сдвиге только после того, как оно переместилось в новое направление нагрузки. Кроме того, чтобы выдержать поперечную нагрузку, расположение болтов должно быть идеальным, в противном случае

Следующей проблемой является вес, и это еще одна большая проблема. Болты намного тяжелее заклепок, и даже на маленьком самолете их может быть тысячи.

Кроме того, существует передача нагрузки: чтобы соединение с резьбовым креплением имело фактическую нагрузку на сдвиг, резьба не должна давить на сторону отверстия, что означает наличие шайбы под гайкой, чтобы хвостовик мог нагружать отверстие — и обычно шайба под головкой болта, так как там есть радиус, который не должен входить в отверстие, если только нет достаточной толщины для зенковки, чтобы он мог войти.

Альтернатива: эти проблемы могут быть решены (и решаются) в некоторых ситуациях с помощью винтов с потайной головкой, которые компенсируют допуск на сдвиговую нагрузку, слегка изгибаясь в отверстии, но на самом деле не предназначены для серьезных сдвигающих нагрузок, но могут обеспечить хорошую посадку на съемные панели.

Кто-то упомянул клеевые швы: обычное дело, как грязь. Первым самолетом Genav, который сделал это, был BD1 Джима Беде, известный всем нам как American Aviation Yankee ( AA-1 ). Склеенные соединения сделали кожу всех AA1/A/B/C, AA5/A/B и AG5B, а также AG7 Cougars настолько чистой, что они летают намного быстрее, чем их современные клепаные конкуренты при той же мощности.

При сравнении заклепок и болтов/гаек для крепления листового металла клепка оказывается лучшим методом.

Заклепки кованые

С этого сайта :

Клепка — это процесс ковки, который может использоваться для соединения деталей с помощью металлической детали, называемой заклепкой. Заклепка служит для соединения деталей через смежные поверхности.

Источник изображения

Заклепка вставляется в предварительно просверленное отверстие, а затем концы прижимаются или сбиваются молотком, чтобы расширить заклепку в отверстие. В конце этого процесса заклепка плотно и полностью заполняет отверстие, а площадь контакта помогает передавать напряжения с одной пластины на другую. Сжатие пластин вместе позволяет трению также принимать участие в передаче напряжения. Процесс ковки фактически укрепляет стальные заклепки.

Источник изображения

болты не подходят

Крепление двух металлических листов происходит немного по-другому: в листах просверливается отверстие и вставляется болт, причем болт обычно имеет меньший диаметр, чем отверстие. Сам болт не способствует передаче напряжения, это происходит исключительно за счет трения при зажиме. Можно просверлить отверстие с жестким допуском и вставить точно подходящий болт, но это дорогостоящий процесс, требующий идеально перпендикулярного сверления и осторожности в обращении. Дорого и медленно, лучше всего делать на прямых поверхностях, а не на изогнутой форме фюзеляжа самолета.

Сталь и алюминий ржавеют

Болты нагружаются под напряжением, и лучше всего их делать из стали: алюминиевые болты легко срываются с резьбы и сильно растягиваются. Но если мы используем стальные болты на алюминиевом листе, мы получаем гальваническую коррозию . Мы должны использовать либо сталь на стали, либо алюминий на алюминии, а алюминиевые болты просто не очень хороши.

Гайки расстегиваются от усталости

Гайки сами развинчиваются при знакопеременных нагрузках, а в самолетах их много. При каждой посадке крыло схлопывается, а при взлете снова загибается вверх. Фюзеляж находится под давлением на высоте, а затем разгерметизируется при заходе на посадку. Двигатели и гидравлические насосы создают вибрации в обшивке самолета.

Чтобы гайка не откручивалась, необходимо установить стопорную шайбу или нанести состав, такой как локтайт, на каждый из тысяч болтов, которыми будут крепиться листы обшивки самолета.

Заклепки герметичны

Пункт, упущенный предыдущими ответчиками: фюзеляж - это сосуд под давлением, просверлите в нем множество отверстий для болтов, даже плотно прилегающих, и он будет протекать, как сито. Заполните отверстие кованым алюминием, и оно останется герметичным.

Почему клепка не используется в большем количестве приложений, чем

Преимущество соединения металлических листов болтами состоит в том, что крепление можно разорвать без каких-либо специальных инструментов. Заклепку нужно высверлить, гайку просто ослабить. Отлично подходит для выполнения технического обслуживания, но в постоянных конструкциях, таких как мосты, нет необходимости откреплять его части. Самолетам с длительным сроком службы действительно необходимо время от времени заменять панели обшивки, но даже это не является чем-то особенным с алюминиевыми заклепками, они легко высверливаются.

Почему тогда клепка не используется больше? Раньше это было, например, создание прочных конструкций для мостов. Метод, во многом заменивший его, – это сварка:

• Требуется только один сварщик вместо как минимум двух заклепочников с каждой стороны заклепки.
• Не нужно нагревать заклепки до раскаленного состояния в печи и подтягивать их к месту применения.
• Сварка представляет собой линейное соединение, заклепывание точечного соединения: трубки напряжения должны уворачиваться от отверстий заклепки и концентрироваться вокруг них, при этом они перетекают по всей ширине сварного шва в соседнюю пластину.

Склеивание еще лучше

Наилучший метод соединения металлических листов тот, который соединяет поверхности: склеивание, хотя для строительных целей правильным словом является склеивание. Компания Fokker впервые применила склеенные алюминиевые листы в F-27 и F-28: никаких отверстий, идеально гладкая обшивка, большая площадь преобразования напряжений при относительно низких напряжениях. Непростой в реализации метод: для процесса склеивания требуются большие автоклавы, а визуально проверить качество скрепления, как при сварке, невозможно. Для этой цели был разработан ультразвуковой тестер соединения, который выявлял дефекты соединения.

1. Заклепочные соединения обладают большей амортизирующей способностью,
2. Они лучше поглощают напряжение сдвига,
3. Они более герметичны и
4. Это постоянные суставы.