一个从未讲述过的伟大故事：F-14的电子束焊接

万磁王

确保结构性能
　　合理设计，包括合理布置焊接点位置是确保结构性能的关键，但设计师也对制造过程进行了一些细化，如：
　　•所有焊缝的顶部和根部都被加工平齐以提供相同的疲劳特性。一般来说接头厚度的轻微变化，尤其是精心处理过的焊缝是可接受的，但对于疲劳临界结构设计的WCS来说，所有（焊接）的顶部和根部都必须用机械加工的方式使其平整光滑。
　　•WCS会在组装的几个阶段里进行热处理以消除应力，使用光/酸清洗（混合盐酸和氢氟酸）去除alpha层上的任何痕迹。
　　•所有的焊接区域（包括周边凸起的部位）将进行表面喷丸处理（shot peened）以减少压缩残余应力，提高疲劳强度。显然，必须要在消除所有应力的热处理完成之后才能这么做，才不会消除喷丸产生的应力。

万磁王

确保焊接质量
　　在格鲁曼公司，人们意识到质量控制必须在设计和生产之初就实施，并贯穿整个制造过程并结合严格的过程控制和检查。为确保正确完成WCS的电子束焊接，使用了下列技术：
　　•为防止Ti-6Al-4V的交叉污染，所有的焊接夹具都用Ti-6Al-4V制造。事实证明这项措施是非常有必要的，因为从夹具或止动杆上飞溅的火花、安装不当的横梁、简单的划伤都会造成交叉污染。
　　•为确保又深又窄的电子束焊接时其焊缝接触面被正确的对齐，使用了证示线（witness line）。这一系列画在金属表面的平行线距每侧预焊接面0.15英寸（3.8毫米），间隔0.015英寸（0.38毫米）。通过清点焊缝（顶部和根部）每侧可间线条数目，就能确定接触面是否被正确对齐，以及焊缝头尾具有足够宽度。
　　•为避免表面缺陷、降低疲劳强度，整个翼盒尤其是焊缝都要进行荧光渗透检查。
　　•为确保焊缝没有缺陷（裂纹、气孔、空洞、接缝错位、钉尖缺陷），所有焊缝都必须100%的使用X射线去检测，其分辨率为检测厚度的1%。对于被打孔的相交焊缝，胶片将被插入这些孔中再用X射线进行检测。
　　•为确保焊缝不含有缺陷以通过X射线检测，在焊接的不同阶段都会100%使用浸泡超声波检测。
　　焊接组件也就是整个WCS都必须被侵入水箱中，然后在脉冲-回波模式下利用20-30KHz的换能器进行扫描，C扫描和具有动态示波器的A扫描结果将会被经过专门培训和认证的检测员用于缺陷评估。系统可以调节灵敏度，以在不同深度检测出1/64英寸（0.4毫米）大小的缺陷。
　　判断一个特定缺陷是否需要维修或不能被用于WCS的关键结构（例如在转角或几个焊缝的相交处）是否超过了允许的大小，可疑区域会被重新检查，以确定缺陷大小、类型和位置等信息。完整的WCS检查记录将会按照每架F-14的编号，以X射线和U/S图的形式保存。

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好于预期的结构完整性
　　对于一种能够被军方装备的飞机来说，必须具备结构安全金额任务适用性，制造商需要用多架飞机来验证这些性能。
　　首先，预生产型飞机必须进行静力测试，以证明飞机能够承受预期的静态载荷。为了证明飞机能在航母上降落，同一架飞机还要进行坠落测试，该机会装载燃油、（模拟的）武器、（模拟的）机组，从高处被丢到测试机库的混凝土地板上，期间还会不断增加高度以达到更大下沉速率。
　　接着另一架（一般来说是第二架）预生产型飞机将根据不同任务加载预定的疲劳载荷。即使制造商的试飞员已经对原型机展开试飞，但仍需要对一架或多架生产型飞机进行试飞，其中还包括进行改进后的静态和疲劳测试。
　　最后，为了获得上舰资格，一架被用于试飞的早期生产型飞机会进行所谓的舰载适应性试验（carrier suitability trials）。在这种情况下，飞机将会在标记出航母甲板和安装有阻拦索的跑道上模拟阻拦降落，并且使用所有的机载降落引导系统，还要对弹射起飞进行一些额外测试。
　　F-14在1970年末或1971年初的测试中曾经发生过一起飞行事故，当飞机在长岛东南方（格鲁曼公司F-14总装厂所在地，F-14在这里进行试飞）约100-200海里的大西洋上空的禁区飞行时，飞行员和副驾驶遭遇控制翼面（襟翼、副翼、方向舵等）失效问题，并且迅速恶化。工程师注意到飞机明显变得极不稳定且不可控制，必须立即在禁区弃机弹射，以让美国海军军舰（正在监视苏联拖腹板渔船）打捞这架高度机密的飞机。尽管地面控制站作出了这个决定，但飞行员仍打算把飞机带回家，而且他们差一点就成功了。但是F-14在接近格鲁曼公司那条超长跑道前开始上下剧烈震荡，接近机场围墙时突然一头栽到地面无法拉起。当时飞机已经在降落近进中，所以高度很低，飞行员让副驾驶先弹射，不到五秒后，飞机就撞向地面变成一个巨大的火球。

第二次试飞中的第一架F-14A 157980，谁能想到几分钟后就会坠毁

万磁王

　　飞行员和副驾驶几乎贴着火球降落，他们奇迹般的幸存下来。这架飞机撞向树木茂盛的森林并完全解体，只有一个结构完全保存了下来，那就是WCS。
　　坠毁飞机的WCS被拿去进行全面无损检查来分析生产过程当中否发生了什么问题，但难以置信的是，所有的耳片都完好。完整的X射线和浸泡超声波检测（正好在笔者的监督下）也没有发现缺陷，也没有在结构基础上发现焊接区域出现裂纹生长。
　　WCS断裂力学的表现超过了所有人的期待，这一不幸的事件为设计者和焊接工程师带来了不可估量的贡献，坚定的证明了钛合金、电子束焊接和基于断裂韧性理论的断裂临界设计的成功。

在F-14的坠毁事故中，WCS往往能成为保存最完整的部件

万磁王

结语
　　F-14战斗机的生产持续了20年，从1970年开始，格鲁曼制造并交付了近700架的飞机，但从来没有在WCS上发生过任何问题。曾经承受的风险被证明是有价值的，伟大的工程和制造经验业具有同样的价值。