波音飛機鉚釘OVER-DRIVING 研究

■ 鞏小波/山東太古飛機工程有限公司

0 引言

在當前航空業高速發展的背景下，鉚接依然是飛機制造和維修最普遍的連接方式，這主要由飛機制造材料、材料特性、飛行特性、重量要求等決定。鉚接可實現部件連接、載荷傳遞，鉚接工藝對飛機安全至關重要。

鉚接是通過對鉚釘擠壓、抽拉，使鉚釘發生變形，來實現多個零件的相互連接。鉚釘根據構型可分為實心鉚釘和盲鉚釘（抽芯鉚釘）。本文分析的是實心鉚釘的鉚接工藝要求。鉚釘鉚接過程類似于鍛造過程，在外力的作用下，鉚釘桿身發生塑性變形，桿身高度減小而直徑增大，以形成墩頭的方式達到連接目的。在飛機制造及維修中，鉚接工藝屬于永久性連接，日常維護中不需要拆卸，拆除后鉚釘不能再次使用必須報廢。

1 波音飛機對鉚釘鉚接的要求

波音結構修理手冊針對鉚釘鉚接的要求分為正常鉚接和過鉚/過鐓（OVER-DRIVING 或OVER-DRIVEN），兩者對鉚釘墩頭直徑的要求不同，鉚接墩頭形狀、大小、狀態是判斷鉚釘是否被正確鉚接的關鍵因素，結構修理手冊（SRM）中就墩頭是否滿足要求有詳細說明。

波音SRM 中將鉚釘墩頭的數值分為D 和H（見圖1），D 分為NORMAL DRIVING 和OVER-DRIVING 兩種，如表1 所示。

相同型號的鉚釘OVER-DRIVING墩頭直徑大于NORMAL DRIVING。以下是作者對波音手冊及維修方案中OVER-DRIVING 的使用原因分析：

圖1 波音墩頭尺寸示意

表1 波音鉚釘墩頭尺寸要求

1） 在結構連接中主要通過鉚釘的桿身承受剪切力，墩頭承受相應的拉應力。通過OVER-DRIVING 可以增大墩頭直徑，增大墩頭與連接件表面的接觸面積，因此可以增大鉚釘的拉應力。

2） OVER-DRIVING 通過充分鉚接可以增加孔壁內鉚釘桿身的變形量，從而保證桿身與孔壁的充分結合，增強密封性。墩頭直徑變大，增加與連接件表面的接觸面積，增強密封性。

3） OVER-DRIVING 通過充分鉚接增加孔壁內鉚釘桿身變形量，直徑變大對連接件孔壁產生壓力，連接部件孔壁發生變形，存在一定的壓應力，從而提高連接部件孔壁的疲勞強度，增強耐久性。

4） OVER-DRIVING 鉚釘鉚接墩頭的變形量較大，隨鉚接過程的延長，桿身發生變形硬化，容易出現墩頭裂紋。

5） OVER-DRIVING 的鉚接力度較NORMAL DRIVING 大，孔壁桿身變形量大，對于最外側孔、孔距不滿足1.7D的位置容易出現孔壁變形不均勻、邊緣凸起、應力集中，導致疲勞裂紋出現、耐久性下降，板材較薄位置尤為明顯。

2 案例分析

在飛機維修方案中，關鍵區域、主要結構的鉚釘鉚接通常要求OVER- DRIVING，對于邊距不足1.7D 的位置一般會特別指出不需要OVER-DRIVING。

以下內容節選自波音公司對超手冊修理方案的答復。

1） 某飛機//L/H BS482 FRAME REPAIR AT PENETRATION HOLE- DEVIATION TO SRM 53-00-07 REPAIR13。

波音回復為“Install all rivets over- driven to a minimum 1.4D driven head per SRM，51-40-2，Figure 3，Table II. Install rivets dry. ” 即所有的鉚釘（BACR15BB）都應按照SRM 51-40-2，Figure 3，Table II over-driven。

2）//R/H BS482 FRAME REPAIR AT PENETRATION HOLE- DEVIATION TO SRM53-00-07 REPAIR13。

波音回復為“Install all rivets （except as noted） over-driven to a minimum 1.4D driven head per SRM 51-40-2， Figure 3， Table II. Install rivets dry. Do NOT overdrive the BACR15BB5D rivets that are identified as FL1 in Ref /E/ sketch?！?/p>

此方案中同一修理區域不同邊距鉚釘的鉚接要求是不一樣的。即波音認為，此區域的6 個SEM（除STUD HOLE 孔）緊固件的鉚接，4 個邊距小于1.7d 的孔不應采用OVER-DRIVEN，另兩個邊距大于1.7d 的孔則應采用OVER-DRIVEN，如圖2 所示。

3 其他機型的要求

目前，針對鉚釘墩頭OVER-DRIVING 的特殊要求，只在波音飛機維修文件中出現?？湛汀RJ、SAAB、ERJ等其他機型的維修文件中并沒有類似要求，只是就鉚釘安裝后墩頭的尺寸給出了極限值或范圍值，如表2、表3 所示。

圖2 波音回復對此區域的安裝鉚釘的具體解釋

表2 2024、2117、3.1124鉚釘墩頭尺寸

表3 2017、7050、3.1324鉚釘墩頭尺寸

相對于波音飛機來說，空客飛機的要求更簡單，同類型的鉚釘只有一個極限值或范圍值要求。其他機型也與空客類似。

4 總結

在飛機維修方案的設計及維修方案實施的過程中，需要明確安裝鉚釘的類型及相應的安裝標準。維修施工過程中應嚴格按照手冊、方案標準的要求來完成。不同類型的鉚釘是否被正確地鉚接，直接影響飛機在飛行中載荷的傳遞及結構的承載，只有嚴格執行維修標準才能確保飛行安全。