一文讲清航空紧固件

近年来，我国航空航天事业蓬勃发展，获得了举世瞩目的成就。随着航空航天事业的发展，我们对航空紧固件的需求也相应地变大了。用于航空航天的紧固件由于其使用环境是在高温、高压、高强度下，故它的质量要求也特别高，目前全球范围内，航空航天紧固件厂家主要集中在欧洲、美国等国家和地区。今天，法士威就给大家讲解一下航空航天中的重要纽带——航空紧固件。

紧固件是一类将两个以上零件紧固连接起来的一类机械零件，应用极为广泛，被称为“工业之米”。航空航天紧固件特指用于航空航天，使用特定材料加工，有特殊性能或用途，能满足航空航天特殊技术要求的紧固件。

航空航天紧固件一般应用在飞机、卫星、火箭等航空航天飞行器上，是一种典型的高端紧固件，也是航天航空器中的一种必须的基础性零部件，其性能要求较其他领域的紧固件要高得多。航空紧固件根据其不同的分类标准，我们可以将其分很多类，每一大类中还包含了很多不同的规格、种类，用以满足不同材料和结构的多样需要。

一）航空紧固件常见分类

①按紧固件是否可拆卸分为可拆卸紧固件和永久性紧固件，其中可拆卸紧固件包括螺栓、螺丝和螺母；永久性紧固件包括高锁螺母、普通铆钉等；

②按产品类型进行分类，分为螺栓（螺钉）类、螺母类、单面紧固件类、特种紧固件类等；

③按紧固件使用的材料进行分类，分为碳素结构钢紧固件、合金结构钢紧固件、不锈钢紧固件、高温合金紧固件、铝合金紧固件、钛合金紧固件、钛铌合金紧固件和非金属紧固件等；

④按装配操作要求的差异分类，分为单面连接紧固件和双面连接紧固件；

⑤按工作载荷的性质的差异，紧固件分为抗拉型和抗剪型两类。

二）航空紧固件特殊分类

航空紧固件按产品种类进行分类较为普遍，接下来详细介绍一下铆钉类紧固件、螺栓类紧固件、螺母类紧固件、单面紧固件和特种紧固件：

（1）铆钉类紧固件：用在航空航天上的紧固件，质量的保障和轻便是最为重要的选择因素。铆钉类紧固件就是飞机上使用量最大的紧固件之一，其材料有铝合金、不锈钢、耐热合金、钛合金等，目前大多数铆钉主要用于铝合金、钛合金复合材料较薄结构的连接，使用直径一般在Φ4mm以下，同时为了满足飞机结构高寿命的要求，大都采用自动钻铆机和柔性装配系统进行装配，随着铆钉材料强度的不断提高，还开发出了相应的重要部位使用的承力铆钉，如双金属铆钉和高抗剪铆钉，其强度均可达到抗剪型钛合金高锁螺栓的强度。

（2）螺栓类紧固件：飞机上承载较大部位所使用最多的紧固件是螺栓类紧固件，其中螺栓主要包括普通螺栓、高锁螺栓、锥形螺栓等。高锁螺栓是一种可以单面使用的螺纹紧固件，是现在航空事业中运用较多的一种螺栓类型。对于飞机设计，减重是一项重要指标，采用高比强度材料可实现对比强度较低的大规格紧固件的替代，因此在飞机机体结构上大量采用1100MP的TC4钛合金紧固件，另外，在设计中除要考虑比强度外，还需考虑抗疲劳、耐腐蚀、刚性、脆性、相容性、耐热性等性能。

（3）螺母类紧固件：螺母类紧固件与螺栓配套使用，具有多种结构形式以满足不同场合的使用，包括六角螺母、十二角螺母、花键螺母、托板螺母、桶形螺母、高锁螺母等，大多数螺母都采用了自锁结构形式。托板螺母包括有耳托板螺母、无耳托板螺母、游动托板螺母和成组游动托板螺母等，具有密封和不密封两种密封形式，其中无耳托板螺母可提高结构寿命；六角螺母在飞机上具有较大的使用量；十二角螺母在发动机和高强螺栓上使用量较大；高锁螺母与高锁螺栓配套使用，使用量较大，包括抗剪型高锁螺母和抗拉型高锁螺母两种，具有普通高锁螺母、自对准高锁螺母、密封高锁螺母以及镦制型高锁螺母等结构。

（4）单面紧固件飞机不开敞部位使用的紧固件主要有两种结构形式，一是可拆卸部位如口盖、舱门部位使用的托板螺母/螺栓和快卸紧固件，二是永久连接部位所大量采用的单面抽钉。其中，抽钉可主要分为两大类：一类是拉拔型抽钉，具有单面铆钉和单面螺栓之分：一类是螺纹抽钉，具有间隙型、干涉型和主承力结构型，其中大底脚钛合金单面螺纹抽钉是专门为复合材料结构装配而设计，干涉单面螺纹抽钉紧固系统可以提高密封及抗疲劳等性能，高强抽钉紧固系统则可用于主承力结构。

（5）特种紧固件：包括环槽钉及环槽钉紧固系统、快卸锁类紧固件和复合材料紧固件。环槽钉及环槽钉紧固系统是一种双面安装单面施铆的永久性紧固件，在波音公司和空客公司飞机上大量应用，按配合形式可分为间隙型和干涉型，按安装形式可分为拉铆型和镦铆型。目前大部分采用受载均匀的钛合金环槽钉紧固系统，如钛合金环槽钉和环槽钉紧固系统。快卸锁类紧固件主要用于口盖和仓门部位连接，具有多种结构形式，可实现快速装卸功能，其可靠性要求较高，需满足高达1500次可靠拆卸的指标要求。复合材料紧固件是用复合材料制造的紧固件，包括铆钉、螺栓、螺钉和螺母等，是用于解决重量、强度、腐蚀、雷击、雷达图像等问题的理想紧固件，目前其强度最高可达到高强铝铆钉的剪切强度，仅能使用于飞机次承力结构。