HM119低密度密封劑在直升機(jī)上的工程應(yīng)用研究與分析

陳 忱，曹瑤琴，宋英紅，肖 煒

(1．中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001;2．北京航空材料研究院，北京 100095)

HM119低密度密封劑在直升機(jī)上的工程應(yīng)用研究與分析

陳 忱1，曹瑤琴1，宋英紅2，肖 煒1

(1．中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001;2．北京航空材料研究院，北京 100095)

概述了HM119低密度密封劑取代HM109－1密封劑作為直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)裝配用密封劑的可行性試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，為HM119密封劑在直升機(jī)型號(hào)中的應(yīng)用提供了依據(jù)。

HM119;HM109－1;直升機(jī);工程化應(yīng)用

0 引言

直升機(jī)在服役過(guò)程中，要遭受鹽霧、濕熱、光照、化學(xué)污染、高低溫等有害環(huán)境因素的侵蝕作用，嚴(yán)酷環(huán)境下的腐蝕損傷成為了直升機(jī)結(jié)構(gòu)的主要損傷形式之一［1，2］。密封劑能夠有效提升直升機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下的抗腐蝕性能［3］。隨著國(guó)內(nèi)直升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和航空工業(yè)工藝水平的提高，直升機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)密封劑的耐高溫、耐水、耐航空煤油等介質(zhì)的性能以及耐老化的性能提出了越來(lái)越高的要求［4］。

目前直升機(jī)中成熟應(yīng)用的密封劑為HM109－1，單架直升機(jī)密封劑使用量達(dá)到10kg。該密封劑為第三代密封劑，相比直升機(jī)早期使用的XM－28、HM105密封劑，在施工工藝復(fù)雜程度、耐環(huán)境性能等方面均有一定程度的提升。但是該密封劑粘度較高，僅能通過(guò)注膠槍或刮刀進(jìn)行施工，對(duì)施工工藝要求較高，施工后不易對(duì)密封劑進(jìn)行整形，且該密封劑密度等級(jí)為1．65g/cm3，而國(guó)外型號(hào)成熟應(yīng)用的密封劑的密度一般為1．35g/cm3的，因此其工藝性及密度已日漸不能滿(mǎn)足直升機(jī)型號(hào)發(fā)展的要求。因此提升密封劑的工藝性能及降低密度是非常必要的。為確定低密度密封劑HM119能否替代目前使用的HM109－1，本文結(jié)合直升機(jī)的實(shí)際使用環(huán)境和要求，進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究和對(duì)比分析，給出了HM119密封劑的應(yīng)用結(jié)論。

1 試驗(yàn)

1．1 HM119密封劑物理性能試驗(yàn)

密封劑的物理性能直接決定了其工藝性能的優(yōu)劣，因此，需要對(duì)HM119密封劑的物理性能進(jìn)行考核，且對(duì)比其與目前直升機(jī)中成熟應(yīng)用的HM109－1密封劑的性能差異。試驗(yàn)內(nèi)容主要包括對(duì)HM119和HM109－1密封劑密度、活性期、不粘期、基膏粘度的測(cè)試，測(cè)試其物理性能。

1．2 HM119密封劑力學(xué)性能試驗(yàn)

為考察HM119密封劑的力學(xué)性能是否滿(mǎn)足直升機(jī)的使用要求，以及與HM109－1密封劑的性能差異，對(duì)HM119和 HM109－1密封劑常溫拉伸性能、常溫剝離性能及8種環(huán)境下的拉伸性能進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試力學(xué)性能及在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性。

1．3 HM119密封劑與直升機(jī)用底材料的粘結(jié)性能試驗(yàn)

在直升機(jī)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中，密封劑主要用于機(jī)體的連接件密封、貼合面密封、填角密封等防腐蝕密封，主要與直升機(jī)結(jié)構(gòu)用材、介質(zhì)相接觸。而鑒于直升機(jī)高振動(dòng)的特點(diǎn)，如果HM119與直升機(jī)出現(xiàn)不相容的情況，會(huì)造成密封劑與粘結(jié)處極易脫落或剝離，失去原有的密封作用。因此，為保證HM119在直升機(jī)中的良好應(yīng)用，對(duì)HM119與直升機(jī)用材的粘結(jié)性能進(jìn)行了試驗(yàn)考核。主要試驗(yàn)內(nèi)容包括HM119與直升機(jī)典型基材的剝離強(qiáng)度及在經(jīng)60℃ ×7d耐3號(hào)噴氣燃料和3%氯化鈉水溶液雙層液后的剝離強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2．1 HM119密封劑物理性能試驗(yàn)結(jié)果及分析

表1為HM119及HM109密封劑的物理測(cè)試結(jié)果。從表1中可以看出，相同活性期的HM119－B與HM109－1相比，密度下降達(dá)了17%，單架機(jī)減重可達(dá)1．5kg以上;此外二者活性期和不粘期相當(dāng)，但HM119密封劑的粘度較HM109－1大幅降低，粘度低可以更方便工廠(chǎng)進(jìn)行施工，保證貼合面部位密封劑一定的厚度，避免粘度過(guò)高引起厚度過(guò)厚而帶來(lái)的裝配超差問(wèn)題，也可避免粘度過(guò)低、貼合面膠層過(guò)薄帶來(lái)的密封隱患，因此，HM119較好地解決了HM109－1密封劑因粘度過(guò)高導(dǎo)致工藝性能較差的問(wèn)題。

表1 HM119密封劑與HM109－1密封劑物理性能對(duì)比

2．2 HM119密封劑力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果及分析

表2為HM119及HM109密封劑的力學(xué)測(cè)試結(jié)果，從表2中可以看出，HM119經(jīng)耐油、熱空氣以及煤油熱空氣綜合老化等環(huán)境試驗(yàn)后的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等性能的下降比例均低于HM109－1，說(shuō)明HM119相比HM109－1具有更優(yōu)異的穩(wěn)定性及耐老化性能，對(duì)使用過(guò)程中的各種復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。

表2 HM119密封劑與HM109－1密封劑力學(xué)性能對(duì)比

續(xù)表2

2．3 HM119密封劑與直升機(jī)用材的粘結(jié)性能

HM119與直升機(jī)用材的常溫粘結(jié)性能見(jiàn)表3。

表3 HM119與直升機(jī)用材的常溫粘結(jié)性能

由表3可見(jiàn)，在常溫下HM119與直升機(jī)結(jié)構(gòu)用金屬材料、復(fù)合材料、底漆、面漆的剝離強(qiáng)度均遠(yuǎn)大于指標(biāo)值，說(shuō)明低密度密封劑與直升機(jī)的相容性較好，在試驗(yàn)中均未出現(xiàn)界面破壞。

HM119與直升機(jī)用材的在60℃耐雙層液后的粘結(jié)性能見(jiàn)表4。

表4 HM119與直升機(jī)用材的在60℃耐雙層液后的粘結(jié)性能

由表4可見(jiàn)，在60℃ ×7d耐雙層液浸泡后，HM119與直升機(jī)結(jié)構(gòu)用金屬材料、復(fù)合材料、底漆、面漆的剝離強(qiáng)度均遠(yuǎn)大于指標(biāo)值，且內(nèi)聚破壞率也均為100%，說(shuō)明該密封膠在多種環(huán)境下能夠?qū)χ鄙龣C(jī)進(jìn)行良好密封，滿(mǎn)足直升機(jī)的使用需求。

3 結(jié)論

根據(jù)以上分析結(jié)果可以看出，低密度密封劑HM119密度相比HM109－1低，且其工藝性能、耐油、耐熱空氣、以及耐煤油熱空氣綜合老化性能要優(yōu)于HM109－1，與基體結(jié)構(gòu)的相容性良好，可滿(mǎn)足直升機(jī)對(duì)密封劑的技術(shù)要求。某直升機(jī)上使用HM119密封劑取代 HM109－1密封劑，解決了HM109－1密封劑由于基膏粘度大導(dǎo)致的工藝性能差的問(wèn)題，且對(duì)型號(hào)具有減重效益，因此，HM119密封劑的應(yīng)用是可行和必要的，且應(yīng)用范圍可以進(jìn)一步推廣。

［1］ 陳躍良，于繼真．某型飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕失效分析［J］．飛機(jī)設(shè)計(jì)，2002，(3):12－15．

［2］ 劉文珽，李玉海，陳群志，等．飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕部位涂層加速試驗(yàn)環(huán)境譜研究［J］．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，28(1):109－112．

［3］ 王春暉，藍(lán)啟城，何衛(wèi)平，等．典型連接件防腐密封劑在加速環(huán)境下的失效分析［J］．裝備環(huán)境工程，2013，10(3):47－50．

［4］ 曹壽德，黃梅星．航空密封劑性能及水平設(shè)置估價(jià)的探討［J］．航空材料學(xué)報(bào)，2006，26(3)．

Engineering Application Research and Analysis of Low Density Sealant－HM109 Used in Helicopter

CHEN Chen1，CAO Yaoqin1，SONG Yinghong2，XIAO Wei1
(1．China Helicopter Research and Development Institute，Jingdezhen 333001，China; 2．Beijing Institute of Aeronautical Materials，Beijing 100095，China)

This paper presented an overview on feasible experiment designs and experimental modes of low density sealant－HM109 replaces HM109－1 which has been used in helicopter when assemble the parts．Thus，provided a theoretical basis for the application of HM －109 in helicopter modes．

HM109;HM109－1;helicopter;engineering application

V255+．4

A

1673-1220(2017)02-047-03

2016－10－11

陳 忱(1989－)，男，江西九江人，碩士，工程師;主要研究方向:金屬材料應(yīng)用研究。