Warum werden Flugzeuge genietet und nicht verschraubt?

Nieten müssen die beiden Teile zusammenpressen UND die Scherung übertragen. Der Druck führt zu Reibung, die für einen erheblichen Teil der zwischen zwei genieteten Platten übertragenen Last verantwortlich ist. Um die maximal mögliche Scherung zu halten, benötigt der Niet eine glatte Oberfläche. Ein Gewinde würde es aufgrund des Kerbwirkungseffekts des Gewindes viel anfälliger machen.

Da Hautplatten und Flansche unterschiedlich dick sind, müssten viele verschiedene Schraubengrößen auf Lager gehalten werden, damit jede Kombination möglich ist der Plattendicken wird mit einer Passschraube abgedeckt, die genau die richtige Menge an glatter Schaftlänge aufweist. Nieten hingegen werden während der Herstellung auf die richtige Länge gehämmert, sodass nur wenige Größen erforderlich sind, um alle diese Plattendicken abzudecken.

In der Vergangenheit waren Metallbearbeitungswerkzeuge viel ungenauer als heute. Für eine optimale Scherübertragung muss der Bolzen fest in seinem Loch sitzen. In der Vergangenheit war dies nicht mit Schrauben möglich, sondern nur mit Nieten, die beim Einsetzen dicker werden. Und da die Luftfahrtbehörden SEHR konservativ sind, sind die nachgewiesenen Nietverbindungen am einfachsten zu zertifizieren.

Die Reparaturfähigkeit ist bei Verwendung von Nieten ausreichend, insbesondere wenn Sie nur eine Seite erreichen können. Die Nieten werden mit einem Bohrer ausgebohrt, dessen Durchmesser etwas kleiner als die ursprüngliche Lochgröße ist. Es wird sehr darauf geachtet, das ursprüngliche Loch nicht zu groß zu machen. Die Nieten werden dann bei ausreichend dickem Material mit Hammer und Stempel herausgeschlagen. Wenn das Material zu dünn oder zerbrechlich ist, um einen Schlag und einen Hammer verwenden zu können, wird der Niet mit einem Bohrer ausgebohrt, der der ursprünglichen Größe des Nietlochs entspricht, wobei sorgfältig darauf geachtet wird, das Loch nicht zu groß zu machen. Wenn das Loch beim Entfernen beschädigt oder überdimensioniert wird, kann abhängig von den vorliegenden Bedingungen ein größeres Loch gebohrt und der entsprechende Niet installiert werden. Nach der Inspektion oder Reparatur werden die Teile wieder zusammengenietet.

Wenn Sie für eine bestimmte Festigkeit die niedrigste Masse benötigen, gewinnen die Nieten erneut die Schrauben. Der Unterschied mag für die einzelnen Nieten gering sein, summiert sich jedoch für die gesamte Flugzeugzelle.

Kommentare

• Die Schrauben sind schwerer – wie Sie sagten – und teurer, insbesondere die benötigte hochpräzise Sorte. Außerdem sind sie schwieriger zu montieren: Ein Techniker im Flugzeug, einer außerhalb, dreht die Schraubenschlüssel, bis das vorgeschriebene Vorspannungsdrehmoment erreicht ist. Außerdem ist es besser, viele Löcher mit kleinem Durchmesser als wenige Löcher mit großem Durchmesser zu verwenden, und kleine Schrauben sind nur umständlich.
• Viele Flugzeuge verwenden jedoch dauerhafte Befestigungselemente mit Gewinde in Form von Hi-Loks
• @CarloFelicione: Das ist absolut richtig. Mit hochfesten Legierungen und hohen Stundenlöhnen sind Hi-Loks die wirtschaftlichere Alternative.

• Sie sind billig und einfach , insbesondere in den benötigten Volumes.
• Sie sind kann nicht geöffnet werden, eine nützliche Sicherheitsüberlegung. Sie müssen nur überprüfen, ob sie von Anfang an richtig eingefügt wurden. Sie werden nicht los.
• Spülnieten sind aerodynamisch gut , da sie bündig gemacht werden können Der Rumpf, der mit Schrauben schwierig (oder möglich?) ist, glaube ich.
• (Blind-) Nieten eignen sich hervorragend für komplexe Strukturen, da Sie sie anwenden können vollständig von einer Seite. Möglicherweise können Sie Schrauben verwenden, wenn Sie sie vorab eingeführt und das Gewinde gehalten und die Mutter, aber die Muttern gedreht haben wäre am Ende immer noch außerhalb der Haut.
• Außerdem glaube ich, dass zwischen vielen (kommerziellen) Flugzeugplatten eine Schutzbeschichtung für Feuchtigkeits- und Korrosionsschutz angebracht ist, die Sie nicht nehmen möchten Zunächst einmal.
• Es gibt sehr selten einen Grund, Flugzeuge auseinanderzunehmen. Wenn es schlecht ist, können Sie darüber nieten oder den Niet ausbohren.
• Nieten können etwas kleiner als Schrauben gemacht werden, um Gewicht zu sparen. ( Nicht ganz sicher )

Das Ersetzen von Flugzeugzellenverkleidungen und das Überprüfen schwer zugänglicher Teile wäre vermutlich mit Schrauben einfacher.

Jedes Mal, wenn Sie eine Luke machen, führt sie eine Schwachstelle in die beladene Flugzeugzelle ein, z. B. die Haut, die die Flügel und die Kabine bedeckt. Sie muss verstärkt werden, um sie hervorzuheben auf die erforderliche Stärke, zusätzliches Gewicht. Deshalb werden diese auf ein Minimum beschränkt.

Das heißt nicht, dass die Luftfahrt keine Schrauben verwendet oder ihre eigenen Versionen hat. Eine Schraubenableitung wird als Hi-Lok bezeichnet und ist eine dauerhafte Verbindung wie eine Niete. Es funktioniert ähnlich wie eine klassische Schraube, hat jedoch einen kalibrierten Durchmesser zwischen der oberen Sechskantmutter und der unteren Mutter, sodass es abbricht, wenn es das richtige Drehmoment erreicht. Auf diese Weise wird eine Sicherheitsgarantie gut angebracht.

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• Es ist ‚ erwähnenswert, dass Nieten “ locker arbeiten können “ im Laufe der Zeit, obwohl es ‚ meiner Erfahrung nach nicht so häufig ist wie bei Schrauben. Wenn sich ein Niet löst, sehen Sie häufig ein “ Rauchniet “ (mit einer Spur aus gemahlenem Aluminium vor dem Wind des losen Niets, die aussieht wie “ rauchen „). Die Lösung ist im Allgemeinen einfach (den Niet erneut aufbocken und festziehen).
• “ Günstig “ für bestimmte Werte von billig für Luft- und Raumfahrt-zertifizierte Komponenten: D
• @ voretaq7: Es ist nur etwas beängstigend, wenn Sie einen finden von ihnen in einem Flugzeug, obwohl es gut für einen unbezahlbaren Blick einer Stewardess ist, wenn Sie geben es ihr nach dem Aufsetzen zu bitten, an den Kapitän geliefert zu werden …
• Gewichtsersparnis klingt sehr richtig. Die Schrauben sind aus Stahl oder Titan und ragen etwas heraus, um die Unterlegscheiben & aufzunehmen.
• WRT zerlegt die Dinge, die Sie möglicherweise benötigen, um sie zu verwenden Schrauben, zumindest nach meiner (auf SEL beschränkten) Erfahrung.

Loses Vibrieren ist das Hauptanliegen

Die Paneele bestehen im Allgemeinen aus zwei Aluminiumhautplatten (0,030 bis 0,060 mm dick), zwischen denen eine Papierwabe und massive Aluminiumschienen mit einer Breite von 1 bis 3 Zoll an den Kanten angebracht sind. Dies macht die Paneele unglaublich widerstandsfähig gegen Biegung oder Kompression auf der Oberfläche und extrem leicht. (Sie können jedoch leicht einen Bleistift durch die Mitte schieben (nicht empfohlen, es während des Flugs zu versuchen).)

Die Verwendung von Schrauben würde a) die Oberfläche der Paneele leicht verzerren (berücksichtigen Sie, wie eine Schraube ist angewendet (Torsion, die dazu führt, dass es sich selbst einzieht) gegen einen Niet (der nur eine Kraft gegen sich selbst ausübt, bis eine nahezu vollständige Kompression erreicht ist) oder b) sehr anfällig für lose Vibrationen ist (insbesondere, da die Haut zu dünn ist, um sie gleichmäßig aufzunehmen) ein einzelnes Gewinde)

Es ist möglich, Schrauben in die festen Kanten zu verwenden, aber Sie haben immer noch das Risiko, dass sie lose vibrieren, zuzüglich der Herstellungskosten für das Einfädeln von Löchern oder die Verwendung von Fangmuttern.

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• Können Sie näher erläutern, auf welche Art von Panels Sie sich beziehen? Diese klingen nicht wie Standardverkleidungen für Verkehrsflugzeuge (kein Sandwich dort).
• Denken Sie an die BA BAC111, bei der ein Fenster ausgeblasen wurde, weil die falschen Schrauben verwendet wurden, wodurch der Kapitän halb aus dem Flugzeug gesaugt wurde Die Besatzung zog an ihm, um zu verhindern, dass er zu Tode fiel, während der Copilot notlandete …

Spülnieten werden aus aerodynamischen Gründen in Flugzeugen verwendet.

Nieten halten Vibrationen besser stand als normale Schrauben.

Was eine Nietverbindung von einer Schraubverbindung unterscheidet, ist, dass sich die Niete beim Aufbocken ausdehnt, um das Loch, in das sie eingebaut wurde, vollständig auszufüllen. Bolzen / Schrauben erfordern, dass das Lochmuster sehr nahe an perfekten Stellen gebohrt wird, aber die erforderliche Toleranz des Lochs gegenüber der Größe des Befestigungselements bedeutet, dass die Verbindung entweder durch eine ausreichende Klemmkraft gesichert werden muss, um durch Reibung gehalten zu werden, oder man muss akzeptieren dass sich die Verbindung bewegen muss, um die Befestigungselemente unter Scherung zu belasten. Das bedeutet natürlich, dass die Verbindung beim Umkehren der Last (wie bei vielen Flugzeugzellenlasten) nur unter Scherung belastet werden kann, nachdem sie sich in die neue Lastrichtung bewegt hat.Um auch bei der Scherbelastung zu sein, muss das Schraubenmuster perfekt sein, andernfalls kann die Belastung ALLER aufgebrachten Scherverbindungen erst geteilt werden, wenn sich das Befestigungselement oder die Struktur ausreichend verformt hat, damit die Toleranz der Lochposition gleich ist und zwischen ihnen geteilt wird alle Befestigungselemente.

Das nächste Problem ist das Gewicht, und es ist ein weiteres großes Problem. Schrauben sind viel schwerer als Nieten, und selbst in einem kleinen Flugzeug können Tausende davon vorhanden sein.

Dann erfolgt eine Lastübertragung: Um eine tatsächliche scherbelastete Verbindung mit einem Gewindebefestigungselement zu erhalten, sollten die Gewinde nicht vorhanden sein Drücken Sie auf die Seite des Lochs, sodass sich eine Unterlegscheibe unter der Mutter befindet, damit der Schaft gegen das Loch geladen werden kann – und normalerweise eine Unterlegscheibe unter dem Schraubenkopf, da sich dort ein Radius befindet, der nur dort in das Loch hineinragen sollte Die Dicke eines Senkers reicht aus, um hinein zu passen.

Alternative: Diese Probleme können (und werden) in einigen Situationen durch Verwendung von Senkschrauben behoben, die die Toleranz für Scherbelastung durch leichtes Spannen aufnehmen in ihrer Bohrung – aber nicht wirklich für schwere Scherbelastungen gedacht, kann aber gut auf abnehmbare Paneele passen.

Jemand erwähnte Klebeverbindungen: häufig als Schmutz. Das erste Genav-Flugzeug, das dies tat, war Jim Bedes BD1 – dem Rest von uns als American Aviation Yankee ( AA-1 ). Verbundene Gelenke haben die Haut aller AA1 / A / B / C- und AA5 / A / B- und AG5B- sowie AG7-Cougars so sauber gemacht, dass sie viel schneller fliegen als ihre zeitgemäßen Konkurrenten mit der gleichen Kraft.

Kommentare

• Schöne Antwort – willkommen bei av.se!
• Schraubenklemme Teile zusammen und Scherspannungen werden durch Reibung zwischen den Teilen übertragen. Der Schaft der Schraube nimmt nicht an der Scherübertragung teil.