緊固件減重采用高性能材料，提高強度和比強度，可達到很高的減重效果，但當(dāng)材料及其強度得到確定后，進一步的減重就交由緊固件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計者來完成，為了滿足飛機結(jié)構(gòu)對受力和減重等方面的要求，在緊固件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計上采用了多種措施，主要有：①采用不同受力狀態(tài)的緊固件；②采用不同長短螺紋的緊固件；③組合緊固件的優(yōu)化設(shè)計等。

　　1、根據(jù)受力狀態(tài)選用不同頭型的緊固件現(xiàn)代飛機的機體結(jié)構(gòu)主要采用傳剪結(jié)構(gòu)形式，因此大量采用了抗剪型緊固件，抗剪緊固件有100°沉頭、平頭等頭型，在厚夾層采用抗拉型緊固件，由表1可看出，抗剪型鈦自攻鎖緊螺栓比抗拉型鈦自攻鎖緊螺栓頭部高度降低較大，因而具有明顯的減重效果，經(jīng)計算，抗剪型鈦自攻鎖緊螺栓的頭部比抗拉型鈦自攻鎖緊螺栓頭部減重57%；對于抗拉型緊固件頭部，同樣采用了減重措施，如六角頭的減重窩和十二角頭的減重窩等，如圖1所示的六角頭鈦螺栓，與無減重窩的六角頭比，可使頭部重量降低5%。

表1 抗拉型與抗剪型自攻鎖緊螺栓的頭部對比 序號 頭型 受力狀態(tài) 頭高/直徑比 抗拉載荷 1 六角頭 抗拉 0.5~0.6 100% 2 抗拉100°沉頭自攻鎖緊螺栓 抗拉 0.42 90% 3 抗剪100°沉頭自攻鎖緊螺栓 抗剪 0.21~0.24 50%

圖1 帶減重窩的六角頭螺栓頭部

　　2、螺紋尺寸的變化為了使緊固件進一步減重，在原2P收尾螺紋的普通鈦自攻鎖緊螺栓的基礎(chǔ)上采用專利技術(shù)（收尾及其強化技術(shù)）開發(fā)出了具有短收尾螺紋的輕型鈦自攻鎖緊螺栓，收尾為1.5P和1P螺紋。輕型鈦自攻鎖緊螺栓與第一代普通鈦自攻鎖緊螺栓相比，由于收尾螺紋縮短，使用自攻鎖緊螺母長度也相應(yīng)縮短，進而使得總體結(jié)構(gòu)減重10%。如圖2所示，從圖中可看出兩者的關(guān)系，與普通鈦螺栓連接相比，由于螺紋長度縮短，使得減重效果更為明顯。

圖2 普通自攻鎖緊螺栓與輕型自攻鎖緊螺栓安裝對比

　　另外，以往飛機裝配大都采用長螺紋連接，而現(xiàn)代飛機大都進行了精細化設(shè)計，在抗剪切部位或受力小的部位，防盜螺栓采用短螺紋和短螺母配合，可使重量進一步減輕。

　　不但通過優(yōu)化螺紋可以實現(xiàn)減重，而且在類似于螺紋的鈦環(huán)槽釘上也是如此，如在環(huán)槽釘?shù)沫h(huán)槽上，早期采用的是等距環(huán)槽，而在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計后的比例式環(huán)槽釘?shù)沫h(huán)槽，如圖3所示，不但可使結(jié)構(gòu)強度匹配均勻，還可使作用的有效區(qū)減少約1.5～2個齒距，同時減短了與之相配的鈦合金環(huán)帽，從而實現(xiàn)在環(huán)槽區(qū)域減重20%的效果。

圖3 比例式環(huán)槽

　　3、組合連接優(yōu)化

　　在復(fù)雜的緊固系統(tǒng)中，采用高強度、鈦合金等高比強材料，如鈦合金拉絲型壓鉚螺釘，外套采用高強α鈦合金，而芯桿采用了比TC4強度還高的β型鈦合金，總體強度與專為復(fù)合材料設(shè)計的單面螺紋壓鉚螺釘強度一致，但其重量比后者輕30%以上。

　　4、鈦合金管路連接件

　　飛機的減重突出體現(xiàn)在多個方面，緊固件是通過大量使用體現(xiàn)總體減重效果，但在管路連接件上的減重，單件就有較大的作為，如將飛機上使用的不銹鋼或合金鋼管路連接件，用于液壓系統(tǒng)的管接頭、外套焊接螺母、堵塞等都更換成TC6鈦合金管路連接件，不但可將耐壓能力提高至28MPa，還可以使得整機減重數(shù)十千克到數(shù)百千克，如采用無擴口鈦合金緊固件，如圖4所示，可實現(xiàn)進一步減重。

圖4 鈦合金無擴口連接