在中國人民革命軍事博物館兵器館裏，陳列着一架編號為079的米格-15殲擊機，機身遍佈鉚釘。周 樂供圖
飛機在惡劣氣候條件下飛行，機翼會發生劇烈抖動，這時候有人會問：“機翼會不會在空中折斷？”
事實上，機翼的韌性非常好、安全系數比較高，除了優選材料和設計等方面外，還得益於安全可靠的鉚接工藝。此外，戰機龐大的機身並非一體成型，同樣是通過鉚接工藝，將不同尺寸的蒙皮和機體結構緊密“拼接”起來。
鉚接是利用鉚釘將多個工件連接起來，小到剪刀、鐵鉗等生活用品，大到船舶、航天器、橋梁的製造，都採用了鉚接工藝。
自戰機誕生之日起，鉚接工藝被廣泛應用於航空工業製造和維修領域。那麼，鉚接工藝有什麼獨特優勢？又是如何將戰機“拼接”起來的？請看本文解讀。
鉚接工藝優點多
戰機在高空高速飛行時，常常經歷低溫、強風等惡劣環境，給機體結構造成很大考驗。
與汽車車身整體壓鑄成型不同，戰機的結構部件複雜，需要滿足不同結構件的材料、形狀、尺寸的連接需求，並保證機體結構緊固。
現代工藝中常見的金屬構件連接方式主要為焊接、鉚接和螺栓連接，選擇哪種連接方式，與金屬材料、形狀、厚度、受力方向、使用環境等因素有關。其中，鉚接工藝憑藉獨特優勢脫穎而出，成為戰機上使用最廣泛的連接方式。
一方面是輕量化的選擇。高速度、高性能始終是戰機的永恒追求。為了能夠輕裝上陣，一代代戰機製造幾乎“每克必爭”，努力“瘦身”，不但採用了鋁合金、鈦合金等“輕薄款”材料，蒙皮厚度在2到5毫米，這種蒙皮可焊接性能差，極易因焊接受熱而破損變形，只能通過物理方式進行固定。
另一方面是飛行環境的要求。戰機高速飛行時，受氣流影響會産生顛簸，蒙皮受到各個方向上的拉伸、彎曲等作用力，這既要求連接工藝能夠緊固各部件，有效分散各方應力，還要具備抗疲勞、抗裂、抗反復振動等特性。
此外，戰機在升級維護過程中，需要拆卸蒙皮，檢查內部故障問題。焊接技術實現的是永久性連接，一旦蒙皮上發現裂紋，就不得不將其大面積換新，不僅耗時費力，還增加了維修成本。而鉚接工藝可以輕鬆拆裝部分蒙皮，維修效率明顯提升。
如今，隨着航空工業技術發展，鉚接工藝從最早單一的手工作業逐步衍生出液壓鉚接、電磁鉚接等新技術，以滿足不同材料、不同部位的連接需求。
小小鉚釘能量大
近距離觀察飛機，我們會發現蒙皮上有數不勝數“指甲蓋”大小的鉚釘。據了解，一架中型客機全身遍佈上百萬顆鉚釘。
航空鉚釘的形態各異、種類繁多，常用的有埋頭鉚釘、凸頭鉚釘等，根據安裝環境、連接方式、尺寸大小不同，鉚釘的選擇也不盡相同。此外，鉚釘本身材料和製造質量關係到鉚接工藝可靠性。
早期的鉚釘多為木制或骨制的小栓釘。1916年，英國飛機製造公司的一名科學家取得了可以單面鉚接的盲鉚釘專利，並廣泛應用於航空航天、船舶工業等領域。後來，隨着戰機蒙皮材料升級，鉚釘材料經歷了從銅制、鋁制，到鋼、鎳等金屬材質的變化。
一代材料，一代裝備。新型材料的運用，必然會推動武器裝備迭代升級。當前，隱形戰機、複合材料的出現對鉚釘提出了更高要求，以鋁合金和鈦合金為代表的鉚釘逐漸成為“主流”。其中，鋁合金鉚釘主要用於連接蒙皮，而鈦合金的強度更高、耐腐蝕性更好，通常也被委以重任，連接飛機骨架、起落架等部件。
航空産品，質量第一。鉚釘的製造質量同樣關鍵，看似尺寸只有幾毫米大小的鉚釘，加工精度甚至達到微米級，如何標準化批量製造出合格鉚釘，從設計、製造到檢驗必須步步嚴格。
目前，不同國家和行業根據實際需求，採用不同的製造標準，如國際標準化組織的ISO 15983、美國航空航天工業協會標準NAS等。此外，一些航空公司也有自己的鉚釘製造標準，比如波音公司的BACR。無論哪一種標準，都對鉚釘的材料、尺寸、完好性、力學性能、耐腐蝕性等進行了明確要求。
實際加工階段，一枚鉚釘的生産工藝包含了材料準備、釘桿拉制、鍛造成型、表面處理、頭部加工、淬火回火等一系列工序，加工精度要求極高，並通過特定的字母和數字，給鉚釘編上“身份證號”，便於識別和後期追溯。
檢驗是確保質量合格的重要關口。這一階段，鉚釘需要進行外觀尺寸、拉伸強度、扭矩等方面檢驗，必要時還會對部分關鍵指標進行測試，如斷裂載荷、耐鹽霧等。經過層層篩選後，鉚釘才能夠“上崗”。
嚴苛的製造條件賦予鉚釘強大能量。據測算，鉚釘的比強度高達1100兆帕，相當於每平方厘米的面積要承受10輛小轎車的重量。可以説，小小的鉚釘憑藉其過硬的能力，成為戰機飛行安全的重要保證。
每道工序皆學問
戰機製造是一項複雜工程，需要耗費很多工時。其中，裝配工序佔比達到總工時的40%到50%，而裝配工序30%以上的勞動量，都花費在鉚接上。
之所以耗時長，是因為鉚釘數量多，且鉚接工藝十分複雜，在鉚接過程中要經歷大量的設計與計算。可以説，每道工序皆學問。
以先進的五代機鉚接為例，為了滿足隱身性和氣動外形要求，五代機蒙皮大多采用埋頭鉚釘，與蒙皮共同形成整個光滑的機體表面，以減少氣動阻力。這種方式對鉚接工序有着極高要求。
第一步定位。鉚接前，需要一系列準備工作，根據鉚接位置，對鉚釘進行排列布局。設計師會依據材料力學的原理，針對載荷分佈和傳遞規律進行科學計算，設計合理的鉚釘形狀和間距。對於機翼等關鍵部位，還要以鉚釘列陣的形式設計，確保以足夠的強度和硬度支撐連接部位。
第二步鑽孔。在前期布局定位的結構件上進行鑽孔，鑽孔位置必須準確無誤，單個孔距不到1毫米的偏差都可能導致整個零件加工失敗。為此，設計師採用了直接在蒙皮上投影方法，甚至使用AI技術定位，以保證打孔位置的精準度。
實際操作時，裝配工人需要在連接件表面加工出一個凹槽，大小與釘帽尺寸一致，使鉚釘完全嵌入蒙皮，隨後在結構件內側進行打孔備用。
第三步鉚接整形。在做好定位、鑽孔等準備工作後，才正式進入鉚接工序，裝配工人會將合適的鉚釘插入之前打孔位置，用鉚槍將鉚釘緊實壓入形成連接，並對鉚接件表面的凸起部分整形，使其與其他部件平整連接。
鉚接工作結束後，檢驗人員還將對鉚釘的外觀進行嚴格檢驗，確保釘頭整齊、表面美觀，沒有歪斜、磕傷和裂紋等缺陷，同時對鉚接件進行檢驗，檢查強度是否符合要求，是否有松動問題，確保其質量合格後才會最終交付。
交付後就可以了嗎？當然不是，“售後服務”也必須完備。
當一架戰機經過長時間“風吹日曬”後，難免會出現“金屬疲勞”，“皮膚”上的劃傷裂紋難以避免，鉚釘也會有一定程度的磨損。在維護保養階段，維修人員要系統檢查戰機的整體狀態，對松動、斷裂、損傷的鉚釘進行更換，並對機身出現的裂紋、腐蝕再次進行鉚接修理，在保證戰機整體的強度和氣動外形要求的前提下，盡量控制結構重量。
航空工業技術快速發展，帶來了鉚接技術的日趨成熟。相信隨着自動鑽鉚、電磁鉚接等先進技術誕生，勢必會提升戰機製造和維修效率，為戰機飛行安全提供可靠保證。（宋茹）
