19 kwietnia 2019


W budowie statku powietrznego można spotkać cały szereg rozwiązań konstrukcyjnych pozwalających łączyć ze sobą pojedyncze części w gotowe struktury. Są to zarówno metody wymagające dedykowanych łączników, w postaci nitów czy śrub, jak również metody bezłącznikowe – zgrzewanie, spawanie czy klejenie. Każda z tych metod charakteryzuje się określonymi właściwościami i ma szereg zalet oraz wad, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu.

Andrzej Dylewski, Waldemar Łogin, Dominik Świecielski

Na rodzaj zastosowanego połączenia wpływ ma wiele czynników, wśród których można wymienić wymagania wytrzymałościowe, rodzaj łączonych materiałów, niezawodność czy też funkcjonalność. Bardzo istotnym zagadnieniem jest również aspekt finansowy. Na całkowity koszt struktury składa się bowiem nie tylko koszt wykonania pojedynczych części ale również koszt i czas montażu gotowego elementu. Na tym etapie generowane jest również najwięcej błędów ludzkich związanych z niewłaściwym procesem wykonania otworów pod łączniki czy też błędnie zamontowanymi częściami. Niejednokrotnie błędy takie są bardzo czasochłonne i kosztowne w naprawie. Wymagają zastosowania dodatkowych elementów naprawczych, a nawet mogą prowadzić do złomowania struktury.

block struktures
Rys. 1 Statecznik pionowy samolotu M28 w trakcie montażu (części – kolor żółty, przyrząd – kolor popielaty)

W konstrukcjach lotniczych z lat 70-tych i 80-tych XX wieku spotkać można przede wszystkim rozwiązania oparte na strukturach blaszanych, które łączone są ze sobą poprzez nitowanie lub zgrzewanie oporowe. Części formowane są plastycznie z blachy, które następnie łączone są ze sobą w odpowiedniej sekwencji, z wykorzystaniem szeregu przyrządów montażowych. Na rysunku 1 przedstawiono przykładową strukturę nitowaną w trakcie montażu z użyciem dedykowanego oprzyrządowania.
Wymaga to zaprojektowania, wykonania, okresowego walidowania i przechowywania całego szeregu oprzyrządowania, co w przypadku małoseryjnej produkcji generuje znaczące koszty i podnosi cenę finalnego wyrobu. Takie rozwiązanie konstrukcyjne podnosi także koszt wprowadzania wszelkich zmian konstrukcyjnych, gdyż najczęściej wymagane są również zmiany w poszczególnych przyrządach, bądź produkcja nowych. Dzięki znaczącemu rozwojowi w zakresie obrabiarek sterowanych numerycznie i samej technologii obróbki ubytkowej, jaki dokonał się pod koniec XX wieku, w nowocześniejszych konstrukcjach spotkać można coraz częściej elementy integralne, wykonane z jednego kawałka metalu. Takie rozwiązanie konstrukcyjne pozwala na ograniczenie ilości części w strukturze, a przez to skrócenie czasu montażu i eliminację potencjalnych błędów ludzkich z tym związanych. We współcześnie projektowanych i produkowanych statkach powietrznych coraz powszechniej wykorzystywane są materiały kompozytowe, w przypadku których dominującą technologią łączenia jest proces klejenia. Dodatkowo, tam gdzie ze względów konstrukcyjnych jest to wymagane, stosuje się dobrze znane nitowanie oraz połączenia śrubowe.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 3 (138) marzec 2019