机翼更坚固的秘诀 居然是用金属弹丸向它“开炮”？

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你是否惊叹，《舌尖3》上章丘铁锅的成型过程，成百上千次的敲打，让烧红的铁块变得薄而强韧。你是否知道，我们经常乘坐的大型飞机，组成两个翅膀的机翼壁板，也是用类似的加工工艺制造出来的。▼
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本期《航空百问》
给大家介绍下【喷丸技术】


当然，这种被称为“喷丸技术”的高端工艺，比章丘铁锅的制作技艺要复杂的多。二者的共同特点是通过高速击打加强抗疲劳性，增加强度。不同的是，铁锤变成了小小的弹丸，直径不超过一厘米，铁金属变成了性能更加优异的合金原材料。而成品则是韧性、强度要求极高，形状十分复杂的大型机翼壁板。







如此厚的合金原材料，在成百上千个弹丸的高频率高速冲击下，变成坚硬、外形复杂且非常轻薄的蒙皮，最终与骨架组合在一起，最终形成一个完整的机翼，托举飞机在万米高空飞翔。这是不是很神奇？


那么我们为什么要用喷丸技术来加工机翼壁板呢？首先我们需要了解下飞机机翼壁板这一特殊零件。





飞机机翼是典型的薄壁型结构，主要由蒙皮和骨架组成。如果把飞机比作鸟儿，蒙皮就是羽毛，包裹着飞机的骨架，形成流线型的外表面。它必须具有流畅的外形，才能减少阻力；它必须十分轻薄，做到十几毫米甚至几毫米，才能有效载重，托举飞机飞得更高；它还必须十分强韧，才能承受飞机在高空做出的各种腾挪扭转的动作。






传统加工机翼壁板，通常采用数控整体铣切的方式，并适当配合机械压弯方式。整体铣切壁板复杂外形会浪费掉大量的材料，机械压弯则容易影响壁板性能，质量控制难度很大。而今，国内外航空制造企业均采用喷丸成型技术进行机翼壁板加工。





一是成本低，不需要模具，节省原材料，场地占用少。
二是品质高，在不断地“击打”使零件表层更加致密，犹如给零件增加了一层保护膜。
三是应用范围广，多么复杂的外形，在电脑程序下，小小弹丸都能精确定位击打，有效解决金属零件加工变形、焊接零件变形等问题。

经过喷丸加工的零件的疲劳寿命与原来相比可以提高数十倍，抗疲劳强度和耐腐蚀性大大增强。



喷丸的介质我们通常称为丸料，种类很多，包括切割丝钢丸、渗碳钢丸、硬铸钢丸、陶瓷丸等等。在飞机制造领域，喷丸成型一般使用渗碳钢丸和硬铸钢丸，喷丸强化工艺主要使用硬铸钢丸和陶瓷丸。





喷丸的加工过程非常有趣。在一个专门的加工设备中，弹丸从丸料箱通过喷枪喷出，以高速撞击零件表面，然后通过回收系统，经过筛分装置筛除不合格弹丸，再返回到丸料箱进行重复利用。


为了给国产飞机插上更强悍更轻盈的翅膀，中国航空工业的科技人员们仍在努力，预应力喷丸、超声喷丸、高压水喷丸、激光冲击喷丸等更先进技术必然会在不久的将来，发挥更大的作用。