壯志凌雲【空軍資訊】 同為五代機，為何F-22鉚釘裸露在外？為甚麼戰機要選鉚釘連接？焊接為甚麼不能用來鏈接飛機蒙皮？

生產一架飛機要用上數十萬乃至上百萬顆鉚釘 但你有沒有想過這都2024年了 戰機爲什麼還在用鉚接 同爲五代機F22和F35有什麼區別 本期老亨特就來跟大家聊聊現代戰機的鉚接 這是世界上第一款五代機 美國洛克希德公司的F22戰鬥機 遠遠看去表面光滑平整 外觀威武帥氣 但離近的看你會發現 飛機的機身和機翼上 還是一排一排的打滿了鉚釘 這麼先進的戰鬥機 爲何不能用結構強度更高 同時顏值更高的焊接工藝呢 首先咱們得簡單聊聊鉚接的原理 它是將金屬棒的一端加熱 然後穿過金屬件的孔洞 再用錘子或機器將另一端敲扁 形成一個頭部 從而將金屬件緊密的連接起來 古代製造鎧甲和盾牌 現代造鐵路橋樑教堂等 都會用到鉚接 20世紀初時 鉚接開始被用於製造各種戰鬥機和轟炸機 焊接是另一種將多個金屬件 固定在一起的方式 一般是以加熱高溫或者高壓的方式 結合金屬或者其他熱塑性材料 焊接最大的優點就是 能提高連接的穩固性 焊接將兩件物體的連接處融合在一起 結構強度和穩定性非常高 一般不會因振動或溫度變化而鬆脫 而且焊接還能夠提高連接處的密封性 融化的金屬會填滿連接部位的微小空隙 形成連續的金屬連接 有效防止氣體液體的滲透 確保部件正常工作 與錨接相比 焊接還具有較好的外觀質量 焊接接頭可以做到與部件表面齊平 且焊接接頭形狀多樣 能滿足各種結構和外形 肯定不會像錨接那樣 在部件上密密麻麻的打滿釘子 受戰爭影響 焊接技術在20世紀20年代 取得了重大突破 按理說焊接比錨接出現的晚 技術力更高 而且不論從牢固性還是密封性來看 焊接技術更適合用於製造戰機 甚至從追求顏值方面看 也是焊接勝出 但是人們經過無數的實踐後發現 錨接還是比焊接 更適合戰機蒙皮的材料和結構 戰機蒙皮通常由輕質量高強度 耐腐蝕的金屬或合金製成 比如鋁合金和鈦合金 但考慮到成本問題 一般是使用鋁合金 鋁合金在高溫下容易變形或損失性能 焊接工藝在焊接時會產生大量的熱能 破壞材料的完整性 對鋁製機身的飛機來說 顯然是不太合適的 而且先進的戰鬥機會使用到 許多複合材料 這些材料更容易受到焊接的破壞 戰機的蒙皮結構由多層板片組成 每層板片都有不同的形狀和功能 比如隔熱層 防雷層 隱身層等 焊接工藝密封性強 會使板片之間緊密連接 失去彈性和間隙 容易導致開裂或泄漏 而且採用傳統的焊接方式焊接後 焊接區域局部有硬粒集中 會使金屬變脆 容易產生氣泡 微裂紋等缺陷 使得連接處的性能低於非焊接區 這在飛機制造中是不能接受的 雖然現在也有一些特殊的焊接工藝 比如攪拌摩擦焊接和激光焊接 但相關技術過於複雜 難以保證穩定性 飛機蒙皮厚度一般只有2毫米左右 即使能夠焊接 難度也非常大 非一般的操作人員可以勝任 這無疑不利於飛機大批量生產 與之相比 用鉚釘連接 可以很好地保持材料的完整和穩定 鉚接還可以在板片之間 留出一定的空隙 讓飛機部件在承受一定的外力 或者高溫時 同時大家也不要小看現在的錨接工藝 精準的錨接同樣能保證部件的牢固性和密封性 雖不及無縫焊接 但完全能達到飛機的作戰要求 再者就是生產和維護成本的問題 現代戰機大都是由多個製造商 或者一家制造商的多個工廠提供零部件 然後統一進行裝配的 在飛機制造業中 標準化是十分重要的 錨接工藝採用的錨釘 各項參數誤差極小 很容易進行品控和標準化生產 反倒是焊接會出現各種不穩定因素 不利於控制生產成本 在後期維護中 錨接可以很容易地拆卸和安裝 只要用鑽頭將錨釘打掉就可以 飛機哪個地方出現問題 都可以較容易地更換零部件 焊接則是一種不可拆卸連接 它將各個材料連成了一個整體 想要維修 必須先用切割設備將焊縫切開 然後再重新焊接 既破壞了原有結構 又費時費力 維護成本激增 況且飛機不是一次性產品 一下戰機通常要服役幾十年的時間 在漫長的使用過程中 焊接工藝的連接處 更容易出現氣泡 裂縫等故障 與錨接工藝相比 不容易發現和檢修 進而形成安全隱患 綜上所述 現代戰機一般還是會選擇 看似落後的錨接 而不是焊接 再先進的戰鬥機 也很難擺脫全身打滿錨釘的命運 這時肯定會有朋友想說 最先進五代機之一的F35 全身上下非常光滑 即使拉近看 也瞧不見密密麻麻的錨釘 難道F35的技術 不再使用錨接技術了嗎 其實F35身上的錨釘數量 一點都不比其他戰機少 在F35機身上 我們可以看到 F35使用的是塵頭錨釘 這是一種在錨接中 利用自身形變或過癮連接 被錨接的零件 它的鑼釘頭會全部或局部 沉入被連接件中 使得被錨接材料的外表光滑平整 不會有太明顯的凸起 在打完錨釘後 F35會在機身蒙皮上 用特殊材料進行塗裝掩蓋 我們看到F35戰機上 會有一道一道不規則的 淺色鋸齒線條 其實這些就是用來掩蓋錨釘位置的 至於爲何要刻意掩蓋錨釘 因爲F35作爲第五代戰鬥機 隱身性能是其必不可少的特性 錨釘外露在機身上 會增加被雷達發現的風險 於是美國人便在F35身上 採用了塵頭錨釘技術 因此F35看不到錨釘 不是錨釘取消了 而是被非常巧妙的隱藏了起來 不信你看下面這架剛剛組裝 還沒有上隱身塗料的F35 這全身密密麻麻的錨釘 可一點不比其他戰機少 F35使用的這些錨釘 還不是傳統的金屬錨釘 而是強度不亞於 金屬錨釘的複合材料錨釘 結構也和我們常見的錨釘不一樣 這樣的錨釘在切合到面板材料裏面後 由鋸齒緊緊扣住機身蒙皮和機體框下 然後可以進行打磨 打磨後就會和機身蒙皮 形成一個相同的平面 同時由於錨釘的密度極高 其結構堅固性也不比使用金屬錨釘差 這種塑料錨釘不僅可以迅速的安裝 也可以通過在錨釘冒中央鑽孔 破壞其硬力結構而快速拆除 小小的錨釘也蘊含着高科技 就目前來說 僅有洛克希德·馬丁公司掌握了這項技術 造出了外形十分科幻的F35戰機 所以我們才能看到F35身上沒有打錨釘 至於另一款五代機F22 其設計似乎在上世紀80年代已經定型 雖然F22在今天依然擁有一流的機動能力和隱身性能 但其機身製造工藝與最新水平之間的差距 還是非常明顯的 它比F35早出廠了十幾年 且生產線已經關閉 所以在錨釘細節的處理上要差一些 只能用塗料將半漏出來的錨釘填平 勉強達到看不見錨釘的效果 而無法改裝成F35戰鬥機那樣 瞭解完F22和F35 想必大家已經能明白 爲何飛機離不開錨接工藝了吧 至少在更先進的聯機工藝出現之前 錨接是不會被航空工業淘汰的 最後實際上也不是所有的戰機都用錨接 比如前蘇聯米格25戰機採用的就是焊接工藝 那是因爲米格25設計之初的定位 就是高空高速的截擊機 飛機需要耐高溫 於是機身採用了不鏽鋼材料 完全沒有焊接鋁合金材料時的顧慮 而且蘇聯研製米格25 是爲了應對美國的B58超音速轟炸機 XB70女武神轟炸機以及黑鳥偵察機 需求十分緊迫 多少有些敢壓在上架的成分 當時考慮最多的是戰機作用 哪還顧得上糾結錨接和焊接的問題呢 好了 本期視頻到這裏就結束了 沒訂閱本頻道的記得訂閱一下 在這裏老亨特先行謝過 你的支持是老亨特做視頻最大的動力 最後再祝願屏幕對面的你身體健康 咱們下期再見