摘要:簡(jiǎn)要分析了飛機(jī)在沿海及海島等嚴(yán)酷環(huán)境下使用面臨的腐蝕問(wèn)題,通過(guò)列舉國(guó)內(nèi)外典型飛機(jī)腐蝕,闡明了環(huán)境腐蝕對(duì)飛機(jī)的危害性。簡(jiǎn)要介紹了美軍飛機(jī)腐蝕防護(hù)對(duì)策與控制措施。針對(duì)我國(guó)現(xiàn)役飛機(jī)的嚴(yán)酷使用環(huán)境、腐蝕特點(diǎn)研究制定了外場(chǎng)條件下飛機(jī)腐蝕防護(hù)對(duì)策與措施,主要包括有針對(duì)性的腐蝕檢查、表面清洗、除濕干燥、機(jī)載電子電氣設(shè)備防護(hù)措施、易腐蝕部位涂覆緩蝕劑、動(dòng)部件活動(dòng)部位涂覆潤(rùn)滑脂、腐蝕損傷修復(fù)的原則與措施等。
關(guān)鍵詞:飛機(jī);嚴(yán)酷環(huán)境;外場(chǎng);腐蝕防護(hù);表面清洗;除濕干燥;緩蝕劑
1背景情況
飛機(jī)腐蝕與其使用環(huán)境密切相關(guān)。與內(nèi)陸地區(qū)一般環(huán)境條件相比,沿海及海島環(huán)境更為嚴(yán)酷,具有高溫、高濕、高鹽霧和高強(qiáng)度太陽(yáng)輻照的“四高”特點(diǎn), 飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕速度及故障率可能會(huì)成倍增加。鋁合金、高強(qiáng)度鋼、蜂窩等結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境腐蝕敏感,嚴(yán)酷環(huán)境與疲勞載荷的共同作用會(huì)加劇疲勞損傷發(fā)生與發(fā)展,導(dǎo)致疲勞壽命下降。地面停放時(shí)密封較差的飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(“死角”),滲入的腐蝕介質(zhì)會(huì)長(zhǎng)期存留,與地面環(huán)境相疊加形成惡劣的局部腐蝕環(huán)境,使得結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。機(jī)載成附件、電氣系統(tǒng)的腐蝕/老化問(wèn)題會(huì)更加突出。
筆者對(duì) 2008-2013 年某系列飛機(jī)電子設(shè)備在寧夏和廣東地區(qū)典型機(jī)場(chǎng)的故障情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明,廣東某地的機(jī)載電子設(shè)備故障率為寧夏的 1.9倍。張友蘭等人[1]針對(duì)環(huán)境對(duì)機(jī)載電子設(shè)備的影響, 用 3 年時(shí)間跟蹤了 6 種機(jī)型 200 多臺(tái)套機(jī)載電子設(shè)備的故障情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在海南地區(qū)機(jī)載電子設(shè)備的故障率是內(nèi)陸的 2~3 倍。同一機(jī)型的同一種導(dǎo)航設(shè)備,在海南的故障率是滄州的 3 倍,其中一個(gè)分機(jī)在滄州使用從未發(fā)生故障,而在海南使用的故障率為100%。
飛機(jī)腐蝕防護(hù)與控制(CPC)涉及到全壽命期的 諸多環(huán)節(jié),包括結(jié)構(gòu)選材、抗腐蝕設(shè)計(jì)與工藝、腐蝕 修理、外場(chǎng)使用維護(hù)、腐蝕監(jiān)控等[2-22]。迄今為止, 我國(guó)現(xiàn)役飛機(jī)的腐蝕問(wèn)題還沒(méi)有得到很好解決,主要 存在三方面的問(wèn)題[2-3]:設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)選材與防腐工 藝抗腐蝕性能的環(huán)境考核驗(yàn)證并不充分,飛機(jī)結(jié)構(gòu)的 抗腐蝕品質(zhì)存在“先天不足”;防腐改進(jìn)及腐蝕修理有 效性驗(yàn)證還缺少深入研究,即使在大修中對(duì)腐蝕部位 實(shí)施了修理,但交付使用后仍然會(huì)再次發(fā)生腐蝕;外 場(chǎng)使用維護(hù)與腐蝕監(jiān)控方面缺少有效的技術(shù)措施?,F(xiàn) 有的飛機(jī)外場(chǎng)檢查與使用維護(hù)規(guī)程、修理項(xiàng)目與措施 等有關(guān)技術(shù)文件大多是針對(duì)一般環(huán)境條件編制的。如 果將其照搬用于嚴(yán)酷環(huán)境下飛機(jī),不可避免地出現(xiàn)嚴(yán) 重的腐蝕問(wèn)題,從而會(huì)影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)的完整性。
筆者認(rèn)為,飛機(jī)在嚴(yán)酷環(huán)境下使用,腐蝕很可能 會(huì)成為影響和制約其安全飛行、正常維護(hù)和經(jīng)濟(jì)修理 的重大問(wèn)題。就現(xiàn)役飛機(jī)而言,研究制定外場(chǎng)條件下 的 CPC 對(duì)策十分必要,對(duì)于減輕腐蝕對(duì)飛機(jī)的危害, 降低故障率,避免出現(xiàn)重大腐蝕故障,保障飛行安全 具有重要意義。
2飛機(jī)腐蝕的危害性
2.1誘發(fā)飛機(jī)重大故障甚至導(dǎo)致飛行安全事故
飛機(jī)嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題不僅會(huì)導(dǎo)致重大故障,而且還會(huì)誘發(fā)重大事故,下面列舉幾個(gè)典型案例說(shuō)明。
案例一:2002 年美國(guó)一架 F15 飛機(jī)由于尾翼結(jié)構(gòu)腐蝕斷裂導(dǎo)致空中解體;2007 年 11 月,在密蘇里
州又一架服役 30 年的 F15 飛機(jī)由于腐蝕疲勞導(dǎo)致空中解體,全球 768 架 F15 飛機(jī)全部停飛檢查,并發(fā)現(xiàn)一架F15 飛機(jī)機(jī)翼大梁和座艙蓋骨架?chē)?yán)重腐蝕/裂紋, 導(dǎo)致 472 架該型飛機(jī)再次停飛。據(jù)報(bào)道,有 180 多架F15 飛機(jī)因此而退役,損失巨大[2]。
案例二:2007 年美空軍 67%的 F-22A 飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)腐蝕,其主要原因是結(jié)構(gòu)材料、涂料和一些部件的材料匹配性不好。解決的方法是將原鋁制構(gòu)件換為鈦合金構(gòu)件。這不僅導(dǎo)致費(fèi)用大幅增加,而且更換部件將增加 F-22A 飛機(jī)雷達(dá)波反射率,從而顯著降低其隱身性能[3]。
案例三:2008 年 10 月和 12 月俄羅斯在赤塔地區(qū)接連發(fā)生兩起米格-29 飛機(jī)墜毀事故后,俄空軍對(duì)近 300 架在役的米格-29 飛機(jī)進(jìn)行全面檢查時(shí)發(fā)現(xiàn), 30%以上的米格-29 飛機(jī)存在嚴(yán)重腐蝕,對(duì)飛機(jī)飛行安全構(gòu)成很大隱患,因而造成了米格-29 機(jī)群 291 架飛機(jī)提前退役,而其中一些飛機(jī)飛行時(shí)間還不足 150 飛行小時(shí),腐蝕問(wèn)題是導(dǎo)致這些飛機(jī)退役的直接原因[3]。
案例四:我國(guó) X1 系列飛機(jī)先后發(fā)生了多起嚴(yán)重的腐蝕故障。例如,2001 年該系列飛機(jī) 42 框下半框發(fā)生腐蝕斷裂導(dǎo)致 1 架飛機(jī)報(bào)廢(如圖 1a 所示),幸好發(fā)現(xiàn)及時(shí),未釀成嚴(yán)重事故。隨后檢查發(fā)現(xiàn)多架飛機(jī)存在不同程度的腐蝕問(wèn)題,造成大批飛機(jī)停飛搶修。2002 年該系列飛機(jī)機(jī)翼前梁和油箱下壁板等部位又發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕 (如圖 1b 所示),因而導(dǎo)致兩架飛機(jī)提前返廠大修[2]。
案例五:2011 年,筆者在對(duì) X2 型飛機(jī)檢查評(píng)估時(shí)發(fā)現(xiàn),機(jī)體結(jié)構(gòu)及機(jī)載成附件普遍存在嚴(yán)重腐蝕和老化問(wèn)題,已成為飛機(jī)嚴(yán)重的安全隱患。為切實(shí)摸清飛機(jī)腐蝕狀況,抽調(diào)了一架飛機(jī)返廠進(jìn)行分解檢查評(píng)估。結(jié)果表明,機(jī)體結(jié)構(gòu)的腐蝕問(wèn)題非常突出,其中75%以上的機(jī)身、機(jī)翼、平尾、垂尾等結(jié)構(gòu)部位桁條與蒙皮之間膠接點(diǎn)焊部位出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕損傷,多處桁條腐蝕斷裂;機(jī)翼后梁、平尾后梁、機(jī)身地板梁等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕,如圖 2 所示[6]。
圖1 X1 系列飛機(jī)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重腐蝕部位
圖2 X2 型飛機(jī)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重腐蝕情況
2.2大幅增加修理費(fèi)用和使用成本
美國(guó)空軍 CPC 辦公室(AFCPCO)研究表明,在空軍基地超過(guò) 50%的工作量與腐蝕有關(guān)。根據(jù)美國(guó)防部《CPC 計(jì)劃指導(dǎo)手冊(cè) 2007》,軍用飛機(jī)壽命周期使用成本的 65%~80%與腐蝕有關(guān)。美空軍每年直接用于飛機(jī)腐蝕維修費(fèi)用的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,1990 年超過(guò) 7.18億美元,1994 年接近 8 億美元,2002 年超過(guò) 10 億美元,2004 年 14.97 億美元。2009 年 AFCPCO 向國(guó)會(huì)提交的空軍腐蝕成本報(bào)告,美空軍腐蝕維修費(fèi)用年增長(zhǎng)率高達(dá) 5.23%[3]。
2001 年我國(guó) X1 系列飛機(jī)因 42 框下半框發(fā)生腐蝕斷裂導(dǎo)致 1 架報(bào)廢,隨后又對(duì)該系列飛機(jī)進(jìn)行大規(guī)模的緊急搶修、相關(guān)的評(píng)定及試驗(yàn)驗(yàn)證等一系列工作,由此帶來(lái)了重大經(jīng)濟(jì)損失。
3美軍飛機(jī)環(huán)境腐蝕對(duì)策與措施分析
美國(guó)作為一個(gè)超級(jí)大國(guó),奉行全球戰(zhàn)略及霸權(quán)政策,其軍用裝備不可避免地必須經(jīng)受全球最嚴(yán)酷環(huán)境的作用。就美軍飛機(jī)而言,不僅總體數(shù)量多,而且機(jī)場(chǎng)分布廣,環(huán)境條件復(fù)雜,特別是一些基地環(huán)境條件十分嚴(yán)酷。美軍對(duì)軍機(jī)環(huán)境腐蝕及環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題極為重視,先后投入了大量經(jīng)費(fèi)開(kāi)展研究。就總體技術(shù)現(xiàn)狀而言,美國(guó)針對(duì)飛機(jī)環(huán)境 CPC 方面的相關(guān)研究計(jì)劃、技術(shù)動(dòng)態(tài)、采取的配套技術(shù)措施具有先進(jìn)性和代表性,值得借鑒。下面簡(jiǎn)要介紹美軍在飛機(jī) CPC 的有關(guān)情況。
3.1相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)及其職能
美軍飛機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果均表明,嚴(yán)酷環(huán)境下使用的飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)是 CPC 的最重要對(duì)象,必須建立全壽命期內(nèi) CPC 的高效組織管理體系[4,7-8]。包括如下幾個(gè)方面。
1)設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)等各階段 CPC 的組織管理機(jī)構(gòu) CPCAB--CPC 咨詢委員會(huì);CPC 指導(dǎo)組 (CPCGG)和 CPC 任務(wù)組(CPCTG)等,明確各級(jí)組織管理機(jī)構(gòu)的職能。
2)視情修正/更新 CPC 總體技術(shù)要求/大綱等CPC 頂層指令性或指導(dǎo)性文件。
3)建立和完善飛機(jī)概念設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn) 制造和使用維護(hù)等各階段的 CPC 技術(shù)實(shí)施程序,并針對(duì)機(jī)體各類關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及腐蝕損傷關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展CPC 專項(xiàng)技術(shù)分析與試驗(yàn)研究。
美國(guó)國(guó)防部在檢查、總結(jié)原有 CPC 技術(shù)狀態(tài)及其在幾個(gè)航母艦隊(duì)中的實(shí)施情況的基礎(chǔ)上,近年來(lái)又在全面、系統(tǒng)地開(kāi)展起始于頂層的 CPC 技術(shù)的改進(jìn)工作。規(guī)劃并執(zhí)行可有效降低腐蝕對(duì)武器裝備效能影響的戰(zhàn)略性措施,制定、實(shí)施更加有效的 CPC 總體技術(shù)目標(biāo)和策略[4,8]。
3.2腐蝕防護(hù)與控制策略及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系
美國(guó)空軍為了降低飛機(jī)腐蝕總成本,提高使用性能和系統(tǒng)安全性,先后研究制定了與腐蝕相關(guān)的一系列標(biāo)準(zhǔn)。編制了軍用飛機(jī)的 CPC 設(shè)計(jì)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)、指南/要求及使用維護(hù)手冊(cè)。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗腐蝕設(shè)計(jì)、性能評(píng)定方面,形成了系列化的設(shè)計(jì)、工藝、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在理論分析和廣泛試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,先后制訂了 CPC 標(biāo)準(zhǔn)。如《飛機(jī)結(jié)構(gòu)通用規(guī)范指南 JSSG-2006》、《飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱通用指導(dǎo)方針 MIL-HDBK-1530B》、《航空航天武器系統(tǒng) CPC 中的材料和工藝 MIL-STD-1568》、《空軍武器系統(tǒng)中的材料與工藝要求 MIL-STD 1587》等, 已明確將飛機(jī)結(jié)構(gòu) CPC 作為一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略在頂層設(shè)計(jì)、制造、修理和使用維護(hù)等階段貫徹和執(zhí)行。美國(guó)1985 年在美軍標(biāo)準(zhǔn)中明確提出要考慮熱、化學(xué)和氣候環(huán)境對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性、損傷容限分析與試驗(yàn)驗(yàn)證的影響,制定了 MIL-STD-810《環(huán)境試驗(yàn)方法和工程導(dǎo)則》, 并經(jīng)過(guò)多次修改和擴(kuò)充,對(duì)飛機(jī)環(huán)境試驗(yàn)增加了可靠性要求[3-4]。
3.3抗腐蝕設(shè)計(jì)與環(huán)境適應(yīng)性分析及試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法
美軍從飛機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造、使用維護(hù)和修理的全壽命周期對(duì)腐蝕防護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究,并建立了一套基于飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱CPC 措施,環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法與對(duì)策。
美國(guó)國(guó)防部將環(huán)境對(duì)飛機(jī)影響作為 11 項(xiàng)國(guó)防核心技術(shù)之一重點(diǎn)研究,考慮單一環(huán)境因子進(jìn)而考慮多 因子復(fù)合對(duì)材料(包括涂層)腐蝕影響的模型、仿真研 究。在建立大氣腐蝕因子、氣象因子、大氣污染因子與腐蝕時(shí)間之間的數(shù)學(xué)模型和函數(shù)關(guān)系上已取得一定成果;擁有全球的、成套的立體環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)環(huán)境因子的作用對(duì)飛機(jī)的定檢日歷周期提出了“基地 環(huán)境腐蝕分級(jí)法”,按氣候、大氣污染和地理?xiàng)l件評(píng) 定每個(gè)空軍基地的腐蝕嚴(yán)重性程度對(duì)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行評(píng)級(jí)。并按此等級(jí)來(lái)確定或調(diào)整基地飛機(jī)的清洗、腐蝕定檢 和重漆的周期[2-3]。
美國(guó)洛克希德公司對(duì) F-18 飛機(jī)結(jié)構(gòu)防護(hù)層體系的有效期在大量的試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,制定了試驗(yàn)技術(shù) 要求。美國(guó)海軍在 20 世紀(jì) 80 年代未進(jìn)行了艦載機(jī)外場(chǎng)服役環(huán)境試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)加速腐蝕模擬試驗(yàn)研究,建立 了海軍艦載飛機(jī)加速試驗(yàn)環(huán)境譜,以確定化學(xué)、熱和氣候等多種環(huán)境要素的影響,并形成了由典型樣件、構(gòu)件、組合件,直至部件構(gòu)成的積木式加速腐蝕試驗(yàn)技術(shù)方法,綜合評(píng)定飛機(jī)抗腐蝕設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的環(huán)境適應(yīng) 性,主要包括結(jié)構(gòu)選材、構(gòu)型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)排水設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)整體密封設(shè)計(jì)等,在環(huán)境/載荷條件下驗(yàn)證壽命評(píng)定分析結(jié)果的可靠性[2-3]。
由美國(guó)空軍負(fù)責(zé)建立的麥金利氣候環(huán)境試驗(yàn)室投資巨大,被認(rèn)為是美國(guó)機(jī)械工程的里程碑。美國(guó)空 軍的主要裝備及相關(guān)設(shè)備都應(yīng)通過(guò)麥金利試驗(yàn)室的環(huán)境試驗(yàn)考核。F/A-22 整機(jī)已通過(guò)冷凍、淋雨、暴雪、吹風(fēng)、鹽霧和濕熱等一系列的嚴(yán)酷環(huán)境試驗(yàn)的驗(yàn)證。F/A-22 飛機(jī)的試驗(yàn)方案主要是先查閱以往其他飛機(jī)的試驗(yàn)記錄,并考慮 F/A-22 預(yù)定的一系列特殊環(huán)境條件,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定。參與該試驗(yàn)的人員來(lái)自空軍和 承包商的技術(shù)員、工程師、維修人員和飛行員[2-3]。
3.4新防腐技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用研究
提高涂層的服役壽命,可減少重新涂漆次數(shù)帶來(lái) 的人力、物力消耗,同時(shí)可減少停飛維修時(shí)間。美空軍重視飛機(jī)新型或改進(jìn)涂層技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,試圖 追求壽命達(dá) 30 年以上的環(huán)保涂層。對(duì)預(yù)處理和底漆而言,主要集中在導(dǎo)電高分子、溶膠-凝膠法、等離子體聚合物、改性的金屬氧化物顆粒等。面漆首選氟化多羥基化合物、改進(jìn)的紫外線吸收劑或光穩(wěn)定劑。涂層體系研究得較多的有:納米復(fù)合涂層、有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化涂層等[2]。
對(duì)軍用飛機(jī)涂層而言,需要考慮抗紫外線輻照、鹽霧、濕度與溫度循環(huán)、應(yīng)力和磨損等。新涂料必須滿足軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo),若表現(xiàn)得比現(xiàn)有涂層 好,則通常涂在一架飛機(jī)的試驗(yàn)區(qū),通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間觀察, 若效果良好,則可涂在多架飛機(jī)上。在經(jīng)過(guò)至少 1 年的觀察后,對(duì)照空軍飛機(jī)涂層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定,然后確定是否接受新涂層在空軍飛機(jī)上推廣使用[2-3]。
3.5外場(chǎng)使用維護(hù)中的腐蝕防護(hù)與控制措施
美軍非常重視軍用飛機(jī)外場(chǎng) CPC,根據(jù)不同的機(jī)型制定了有針對(duì)性的檢查維護(hù)措施,明確了飛機(jī)結(jié)構(gòu) 部位及各系統(tǒng)的腐蝕檢查內(nèi)容、方法及周期,制定了 以表面清洗、除濕干燥、腐蝕防護(hù)、腐蝕修理等技術(shù) 措施為核心的 CPC 技術(shù)體系[6-21],并研發(fā)出了配套的清洗劑,水置換型的硬模和軟膜緩蝕劑(如 AV-15, ACF-50 等),鋁合金和鋼制零部件去腐蝕產(chǎn)物膏及對(duì)應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如 MIL-DTL-85054D(AS),MIL-PRF-81309F 等。美軍飛機(jī)外場(chǎng)維護(hù)中 CPC 的主要措施歸納如下。
1)使用緩蝕劑進(jìn)行表面防護(hù)提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)及元 器件的抗環(huán)境腐蝕品質(zhì)。美軍飛機(jī)普遍使用緩蝕劑, 達(dá)到了提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)的抗腐蝕品質(zhì)的效果。其中應(yīng)用 較為普遍的緩蝕劑均是水置換型,這類緩蝕劑具有良 好的滲透性和水置換性,能迅速脫除金屬表面和結(jié)構(gòu) 縫隙中的水分,同時(shí)沉積上一層保護(hù)膜,有效延緩金 屬材料的腐蝕[16-19,22]。美海軍針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)連接部位在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除充分考慮密封、排水外,在日常維護(hù)中使用水置換型緩蝕劑作為控制腐蝕的一種方法已使用 多年。例如,航母使用的 ES-3A 型反潛機(jī)、大西洋艦隊(duì)和太平洋艦隊(duì)服役的 S-3B 型反潛機(jī)使用 ACF-50 型緩蝕劑后,飛機(jī)腐蝕速率大幅度降低[16-19]。美軍緩蝕劑應(yīng)用表明,外場(chǎng)維護(hù)采用緩蝕劑,可明顯降低費(fèi)用、縮短工時(shí)、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
2)制定嚴(yán)格的定期檢查和清洗措施。定期檢查和清洗是飛機(jī)日常維護(hù)中的一項(xiàng)主要內(nèi)容[11-15],并規(guī)定清洗前要密封所有開(kāi)口包括門(mén)、口蓋等,防止清洗液進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部,用膠帶紙覆蓋通氣孔等;清洗后在接頭、關(guān)節(jié)處注油嘴添加潤(rùn)滑劑;對(duì)于易腐蝕區(qū)域噴涂緩蝕劑。例如:C-130 運(yùn)輸機(jī)的清洗,襟翼、起落架每 2 周 1 次,機(jī)身每月 1 次;H-25 直升機(jī)機(jī)身外表面的清洗,每周 1 次。
3)除濕干燥是美軍飛機(jī)使用維護(hù)的一項(xiàng)重要措 施。美軍在飛機(jī)使用維護(hù)保養(yǎng)中,對(duì)飛機(jī)除濕干燥高 度重視[6-7,11-12]。根據(jù)美軍的經(jīng)驗(yàn)除濕干燥措施有三 方面的突出優(yōu)點(diǎn):除濕干燥設(shè)備操作簡(jiǎn)便,適用于機(jī) 庫(kù)內(nèi)和外場(chǎng)條件下使用,可在 5 min 內(nèi)連接或移除, 無(wú)需增加機(jī)務(wù)人員太多的工作量;除濕干燥效果明顯,可在 1 h 內(nèi)將相對(duì)濕度降到 40%以下,從而可明顯改善飛機(jī)進(jìn)氣道、設(shè)備艙、座艙等部位的環(huán)境條件, 大幅度降低結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕和誘發(fā)電子電氣設(shè)備故障的概率;可提高飛機(jī)完好率 20%,可減少電子電氣設(shè)備 24%的故障率和 15%的維護(hù)費(fèi)用。
3.6電子設(shè)備腐蝕防護(hù)與控制措施
美國(guó)對(duì)機(jī)載航空電子設(shè)備的 CPC 技術(shù)同樣予以重視[4,8,11]。通過(guò)制訂專用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)航空電子元件和組件CPC 設(shè)計(jì)進(jìn)行了明確的規(guī)定,對(duì)電子元件的材料選擇、金屬鍍覆層的選擇、各種連接方法的選擇、電路連接和接地以及密封[19]等進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并研發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品。美軍針對(duì)機(jī)載航空電子設(shè)備所采取的CPC 措施主要有如下三方面:
1)為防止艦載機(jī)電連接器插頭、插座的腐蝕, 電連接器表面噴涂 MIL-C-81309 電氣專用緩蝕劑,線纜與插頭插座連接部位采用 Avdec SLG 密封劑/Av-DEC 自平綠色密封劑(HT3326-5-50)和 Avdec 惰性聚氨酯膠帶進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)。電連接器與飛機(jī)結(jié)構(gòu)接觸表面采用導(dǎo)電密封膠墊進(jìn)行密封,對(duì)于易于維修區(qū)域的區(qū)域門(mén)采用熱縮工藝進(jìn)行防護(hù)。
2)天線安裝部位采用 Av-DEC 導(dǎo)電聚氨酯密封墊或聚氨酯密封劑進(jìn)行防護(hù)。
3)做好設(shè)計(jì)中的材料選擇、設(shè)計(jì)配置來(lái)減少腐蝕/濕氣、設(shè)備密封技術(shù)、電連接器和印刷電路板的裝配、排水孔和積水洼、冷卻系統(tǒng)、電搭接和接地、設(shè)備清洗要求等(美國(guó) NAVMAT P4855-2)。
4嚴(yán)酷環(huán)境下我國(guó)飛機(jī)外場(chǎng)腐蝕防護(hù)策略與控制措施
4.1總體思路
嚴(yán)酷環(huán)境下我國(guó)現(xiàn)役飛機(jī) CPC 需要破解大量的關(guān)鍵技術(shù)難題,然而國(guó)內(nèi)以往并沒(méi)有針對(duì)嚴(yán)酷環(huán)境下 使用的飛機(jī)的腐蝕問(wèn)題開(kāi)展有針對(duì)性的系統(tǒng)研究[11], 技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。本著輕重緩急的原則,需要在現(xiàn)有相 關(guān)研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)嚴(yán)酷環(huán)境的腐蝕特點(diǎn),優(yōu)先開(kāi) 展現(xiàn)役飛機(jī)結(jié)構(gòu)防腐體系梳理、外場(chǎng)腐蝕檢查與腐蝕 預(yù)防、腐蝕修理與防腐改進(jìn)等研究,其總體思路歸納 如圖 3 所示。
圖 3嚴(yán)酷環(huán)境下飛機(jī)腐蝕防護(hù)策略與控制措施總體框圖
4.2主要對(duì)策措施
4.2.1針對(duì)性的外場(chǎng)腐蝕檢查措施
以具體機(jī)型為對(duì)象,收集整理飛機(jī)在使用和大修中發(fā)現(xiàn)的腐蝕問(wèn)題,對(duì)飛機(jī)的防雨、防潮、防腐蝕設(shè)計(jì)與工藝措施進(jìn)行分類梳理,分析判別飛機(jī)腐蝕部位、腐蝕程度及腐蝕原因,進(jìn)而確定易腐蝕部位、易受環(huán)境影響的機(jī)載附件和系統(tǒng)、腐蝕關(guān)鍵件 (部位)等,在此基礎(chǔ)上制定有針對(duì)性的外場(chǎng)腐蝕檢查措施,明確檢查內(nèi)容、重點(diǎn)部位、方法、周期及要求等[11-12]。
4.2.2清洗
清洗是一種簡(jiǎn)單、有效的外場(chǎng)腐蝕防護(hù)措施,能有效地去除不斷在飛機(jī)表面上沉積的腐蝕性介質(zhì),以保持飛機(jī)表面潔凈,減少腐蝕產(chǎn)生的外在因素,從而起到抑制或減緩腐蝕的作用[13-15]。
可選用水基清洗劑(AHC-7,TFQX-1)和溶劑型清洗劑(RJ-1,TFQX-3)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行日常清洗,以減少因鹽霧造成的腐蝕。對(duì)于飛機(jī)外表面首先采用水基清洗劑進(jìn)行定期清洗、擦干后,采用除濕設(shè)備吹風(fēng)干燥處理。對(duì)于內(nèi)部可達(dá)部位、半封閉結(jié)構(gòu)可達(dá)部位、設(shè)備艙、起落架艙、進(jìn)氣道等不宜進(jìn)行大面積清洗的局部位置,采用溶劑型清洗劑清洗。先用小毛刷輕輕刷洗或用絹布沾少許清洗劑擦洗、晾干,然后采用除濕設(shè)備吹風(fēng)干燥處理。
4.2.3干燥除濕
雨水疏漏和潮濕空氣是導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕、機(jī)載 設(shè)備工作不正常以及各系統(tǒng)故障率高的主要因素。國(guó) 內(nèi)外大量研究表明,在相對(duì)濕度低于 60%的環(huán)境下, 絕大多數(shù)金屬結(jié)構(gòu)材料基本上不發(fā)生腐蝕,電子元器 件的故障率很低;而相對(duì)濕度大于 80%的金屬結(jié)構(gòu)材料的腐蝕速度會(huì)顯著加快,電子元器件的故障率會(huì)明 顯上升[2-3,6,11]。因此,需要特別強(qiáng)調(diào)的是,除濕干燥是嚴(yán)酷環(huán)境下飛機(jī)預(yù)防性措施的一項(xiàng)重要措施,對(duì)減 少飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕、機(jī)載設(shè)備故障率,提高飛機(jī)完好率 具有重要作用。
對(duì)座艙、設(shè)備艙、起落架艙、外翼內(nèi)腔、進(jìn)氣道等部位,可采用空調(diào)車(chē)或其他除濕干燥設(shè)備進(jìn)行除濕 干燥處理。除濕時(shí)應(yīng)將過(guò)濾凈化處理后的干燥空氣, 通過(guò)送風(fēng)管對(duì)準(zhǔn)水分和潮濕空氣容易滲入的縫隙和“死角”進(jìn)行持續(xù)吹風(fēng)。需要注意的是,吹風(fēng)干燥過(guò)程 中應(yīng)將溫濕度表的濕度傳感器放置吹風(fēng)部位,待相對(duì) 濕度下降至 60%以下時(shí)方可停止干燥除濕。
4.2.4電子電氣設(shè)備防護(hù)
若檢查中發(fā)現(xiàn),電子電氣設(shè)備及電纜插頭、插針、插座、電纜接頭出現(xiàn)老化、損壞等失效現(xiàn)象,要及時(shí)采取如下補(bǔ)救修復(fù)措施[4,8]:對(duì)電纜插頭、插針、插座、接頭芯部等選用 DJB-823 固體薄膜保護(hù)劑進(jìn)行修復(fù)處理;對(duì)電子電氣設(shè)備的殼體,電纜、導(dǎo)線及插頭、插針連接部位外部可采用 TFHS-20 濕膜潤(rùn)滑緩蝕劑進(jìn)行修復(fù)處理。
4.2.5連接部位涂覆緩蝕劑
對(duì)于不經(jīng)常拆卸部位的螺栓、鉚釘、結(jié)構(gòu)縫隙等連接部位清洗干燥后涂覆硬膜緩蝕劑;對(duì)于可拆卸的活動(dòng)部位的螺母、螺紋、鎖銷(xiāo)、銷(xiāo)軸等涂覆軟膜緩蝕劑進(jìn)行保養(yǎng)。
4.2.6動(dòng)部件活動(dòng)部位涂覆潤(rùn)滑脂
對(duì)液壓作動(dòng)筒、活塞桿、軸承、轉(zhuǎn)軸、伸縮拉桿、起落架支柱等動(dòng)部件活動(dòng)部位,按飛機(jī)維護(hù)規(guī)程規(guī)定 涂覆潤(rùn)滑脂。
4.2.7金屬導(dǎo)管、支架、卡箍、夾板、保險(xiǎn)絲等零部件
若發(fā)現(xiàn)可達(dá)部位的金屬導(dǎo)管、支架、卡箍、夾板、保險(xiǎn)絲等零部件出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象時(shí),先去除腐蝕后涂覆 軟膜緩蝕劑或硬模緩蝕劑。
4.2.8密封材料的及時(shí)補(bǔ)充
填充于機(jī)體結(jié)構(gòu)中諸多大小不等、形狀各異的窗口或口蓋、溝、槽以及所有間隙和連接縫隙處的密封劑、密封帶等,能夠阻止雨水等腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入,有效地抑制和減緩腐蝕。檢查中若發(fā)現(xiàn)密封材料老化失效或缺損,要及時(shí)進(jìn)行更換和填充。
4.2.9特殊部位清潔保養(yǎng)
對(duì)于油箱區(qū)等容易污損的特殊部位,用溶劑型清洗劑清洗去除微生物沉積物后,采用除濕設(shè)備吹風(fēng)干燥處理。對(duì)于座艙蓋有機(jī)玻璃透明件,應(yīng)按飛機(jī)維護(hù)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)。
4.3腐蝕損傷外場(chǎng)修復(fù)措施
4.3.1基本原則和要求
通過(guò)適時(shí)的檢查確認(rèn)腐蝕損傷后,必須采取臨時(shí)防護(hù)和有效的補(bǔ)救性措施對(duì)腐蝕損傷部位實(shí)施維護(hù)和修理,需遵循以下基本原則[6,11]。
1)涂覆硬膜緩蝕劑和軟膜緩蝕劑可作為飛機(jī)外場(chǎng)臨時(shí)維護(hù)和修補(bǔ)的有效手段。
2)軟膜緩蝕劑常用在飛機(jī)清洗后,適用于螺母 、螺紋、鎖銷(xiāo)、銷(xiāo)軸等可拆卸活動(dòng)部件短期防護(hù)。
3)硬膜緩蝕劑適用于飛機(jī)上不拆卸部位如起落 架艙、減速板等,以及緊固件、接縫、調(diào)整片、焊縫、裸露的金屬等表面涂覆,可作為涂層破壞后的臨時(shí)修 補(bǔ)手段,涂覆在涂層破損、脫落部位。
4)外場(chǎng)腐蝕損傷修復(fù)的具體要求是,腐蝕修復(fù)后應(yīng)不破壞原結(jié)構(gòu)的可檢性,要保持機(jī)體內(nèi)外表面潔凈和防護(hù)涂層完好、確保結(jié)構(gòu)中不殘留腐蝕產(chǎn)物,腐蝕損傷修復(fù)時(shí)不應(yīng)引起二次腐蝕。
5)當(dāng)檢查確認(rèn)腐蝕損傷程度(深度、面積)超出 修理容限,或者對(duì)飛行安全構(gòu)成潛在威脅時(shí),應(yīng)按照相關(guān)程序上報(bào)進(jìn)行專題研究解決。
4.3.2針對(duì)性的腐蝕損傷修復(fù)措施
1)結(jié)構(gòu)鋼或不銹鋼零件發(fā)生腐蝕時(shí),使用 BT-2G鋼去腐蝕產(chǎn)物膏進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物的去除并在零件表面形成磷化膜,再噴涂底漆,最后涂覆硬膜緩 蝕劑或軟膜緩蝕劑[4,19]。
2)鋁合金零件發(fā)生腐蝕時(shí),先使用 ALT-1 鋁合金去腐蝕產(chǎn)物膏去除腐蝕產(chǎn)物,再使用 LYG-2 鋁合金局部化學(xué)氧化膏在零件表面形成氧化膜,然后噴涂底漆,最后涂覆硬膜緩蝕劑[4,19]。
3)銅及銅合金零件發(fā)生腐蝕時(shí),打磨去除腐蝕產(chǎn)物后噴涂底漆,最后涂覆硬膜緩蝕劑。
4)鈦合金零件發(fā)生腐蝕時(shí),采用打磨方法去除腐蝕產(chǎn)物,然后噴涂底漆,最后涂覆硬膜緩蝕劑。
5)飛機(jī)漆層起泡、開(kāi)裂、剝落時(shí)應(yīng)修補(bǔ)脫落漆層。先打磨去除漆層失效部位,再采用溶劑型清洗劑清洗,待表面晾干后涂刷配套的底漆和面漆,最后涂覆硬膜緩蝕劑或軟膜緩蝕劑[4,6,11,19]。
6)飛機(jī)鍍層失效時(shí),采用溶劑型清洗劑清洗, 待表面晾干后涂覆硬膜緩蝕劑或軟膜緩蝕劑[19]。
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