在现代社会,飞机已经成为了常见的交通工具之一。人们乘坐它,来回于城市和国家之间,少则两三个小时,最多一天,就能到达目的地,十分便利。但当你坐在机舱里,看着舷窗外的蓝天时,有没有好奇过,飞机是怎样制造出来的?它和汽车船舶等交通工具的制造方式,会不会不一样?
飞机的制造方式,还真有点特别。我们从各种影像资料中可以看到,在造船和造车厂里,船只和汽车都是靠电焊师傅把巨大的外壳焊接起来。但到了造飞机这边,机身被规则地打满了小孔,工程师们会把铆钉和螺丝依次插入这些小孔中,并挨个栓紧。看起来,就好像人在给飞机扎针灸。那为什么制造飞机,不采用轮船和汽车的焊接方式呢?
首先,这是因为机身材料和汽车轮船的不同。除了诞生时间很短的高端复合材料,飞机还有一个主要的制造材料就是铝合金。它有很多优点,比如轻便柔软,耐腐蚀,使用寿命长,而且可塑性强,非常适合用来打造飞机上各种不同的部件。但这个世界上并不存在万能的材料,铝合金有一个很大的缺点,几乎无法被焊接。
因为它的硬度不够,还很薄,制造飞机蒙皮的铝合金,厚度一般只有2mm左右。而传统焊接的力量很大,因此铝合金在焊接后,被焊接的区域会破坏变形,材质上会出现砂眼、气泡和裂纹等,无法正常使用。那你可能想问,换种焊接方式不行吗?科技确实已经发展出了更先进的焊接工艺,比如激光焊接和搅拌摩擦焊接,可以用来处理一些特殊的材料。但这类工艺目前还在研发阶段,不够稳定而且成本高昂,暂时无法大规模投入使用。
其次,焊接都会留下焊缝。但飞机长时间处于飞行状态中,起飞、降落和遇到气流颠簸的时候,机身都会振动。时间久了,焊缝很可能会裂开,影响飞机的安全性。如果当飞机还在高空飞行的时候,焊接部位损坏了,别说机身是否还能维持正常飞行,想要坚持到安全迫降,估计都成问题。
相比之下,用铆接和螺接组装机身的方式,就安全得多。这种密密麻麻的规则布局,可以很好地增强机身的抗振动性和抗疲劳性。不像焊接工艺中,一大块材料上只有一两条焊缝,紧密排列的连接孔,可以均匀地分散飞机在飞行环境中承受的各种压力。不会出现某个部位因为受力过多而开裂的现象。
最后,比起焊接,这种“扎针灸”的方式还便于拆卸。飞机比起船舶和汽车,精密程度要高得多。里面各种高精尖的设备仪器,都需要定期保养维护,要是损坏了,还得马上更换新的。这个时候,只要把连接孔里的铆钉和螺丝拆下来就行了,而且还可以只拆指定部位的,非常轻松快捷。但焊接是焊死了的,不可能拆得开。要想维修飞机内部,就得把整个蒙皮全部换下来,这显然是不合理的。
不过,这样的制造方式也有比不过焊接的地方。你是不是已经想到答案了?它更贵。焊接要求的技术和成本相对很低,而飞机“扎针灸”需要打上千个连接孔,还有配套的上千根铆钉和螺丝必须栓紧,每一个位置都不能出错。稍有闪失,可能就会赔上一次航班数百人的生命。这对工程师们有着极高的要求。所以,它的制造难度和成本,比起汽车和船舶,那是直接涨了至少几百倍。要买下一架波音737,你得拿出6亿人民币。看到这里,有没有觉得,几百的机票还是挺值的?