飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù)

王志東 霍羿達(dá) 馬文浩

摘 ?要：通過對飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)腐蝕機(jī)理和腐蝕類型的分析，本文簡要介紹了控制電化學(xué)腐蝕的方法，特別是對飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)清洗和防腐中防腐劑的使用細(xì)節(jié)提出了一些建議，并提出了今后避免飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)腐蝕的一些預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)結(jié)構(gòu);飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕;防護(hù)措施

引言

結(jié)構(gòu)腐蝕是指結(jié)構(gòu)材料在飛機(jī)環(huán)境影響下的劣化和破壞。國外飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用的經(jīng)驗表明：腐蝕損傷已成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)和設(shè)備最重要的損傷形式之一：在嚴(yán)峻的環(huán)境中，其普遍性和復(fù)雜性造成了疲勞損傷。一步一步地，有效地防止和減輕腐蝕破壞和結(jié)構(gòu)完整性的功能;為了保證設(shè)備，必須在模型開發(fā)、使用和維護(hù)中采用防腐和防腐蝕措施。

一、飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕的問題

在修理過程中發(fā)現(xiàn)，海軍飛機(jī)的結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重腐蝕。某型飛機(jī)主艙（鋁合金）接頭腐蝕嚴(yán)重，某型轟炸機(jī)中心翼下凸輪形部分的凹槽和中心翼工字梁下緣螺栓點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重。這些腐蝕部件大多是機(jī)體的支撐結(jié)構(gòu)，設(shè)計強(qiáng)度嚴(yán)重削弱，這將嚴(yán)重影響飛機(jī)的安全和壽命。配重（鋼件）和平尾壁板均出現(xiàn)典型腐蝕。腐蝕組分在現(xiàn)場條件下不易發(fā)現(xiàn)，存在潛在危害。在修復(fù)腐蝕的過程中，耗費(fèi)了大量的人力、物力和財力，這大大增加了工作量和修復(fù)成本。飛機(jī)腐蝕問題已嚴(yán)重影響到飛行安全和戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，這一問題必須引起高度重視。

二、飛機(jī)腐蝕環(huán)境分析

飛機(jī)在使用壽命期間，將經(jīng)歷各種復(fù)雜的氣候環(huán)境，特別是不同地區(qū)、不同時區(qū)氣候變化引起的復(fù)雜多變的腐蝕環(huán)境，如風(fēng)吹、太陽輻射、雨雪覆蓋和霜凍、晝夜溫差等，高低空溫差、壓力變化等。同時，也會經(jīng)歷惡劣的大氣環(huán)境，如工業(yè)大氣、海上鹽蒸氣和沿海地區(qū);此外，一些結(jié)構(gòu)區(qū)域具有特殊的局部腐蝕環(huán)境，如油罐、蓄電池艙等使腐蝕和腐蝕的類型多樣化和復(fù)雜化。

三、飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕的原因分析

飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕產(chǎn)生的原因是飛機(jī)和金屬結(jié)構(gòu)之間的電化學(xué)反應(yīng)，從而消耗金屬的現(xiàn)象。下面簡要分析了飛機(jī)腐蝕的主要原因。

（一）設(shè)計缺陷

軍用飛機(jī)的早期建造主要是為了提供戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)性能，然而，用于飛機(jī)維修和結(jié)構(gòu)完整性;特別是對飛機(jī)結(jié)構(gòu)的防腐要求，沒有明確的設(shè)計指標(biāo)。這些飛機(jī)的防腐蝕能力很低，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)在使用中不可避免腐蝕的產(chǎn)生。常見的情況是，如果不考慮排水設(shè)計，致使飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，導(dǎo)致積水，造成飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕。絕大多數(shù)的飛機(jī)腐蝕都依賴于水的積聚。此外，在材料選擇上，選擇了重量輕、強(qiáng)度高的超硬鋁材料作為最重要的支撐件，超硬鋁材料為Al-Zn-mg-Cu合金。另外，與硬鋁不一樣是因為，添加增強(qiáng)鋅提高了強(qiáng)度，但減少了腐蝕沉積。此外，超硬鋁很容易產(chǎn)生張力集中，引起應(yīng)力腐蝕。

（二）電化學(xué)反應(yīng)

電化學(xué)反應(yīng)是飛機(jī)腐蝕的主要原因。在結(jié)構(gòu)中，是兩種不同金屬的連接是不可避免的。如果兩種不同的金屬接觸，如果金屬表面的涂層受損，金屬接觸表面之間的水分由于兩種金屬之間可能存在的差異而形成一個微電池，這兩種金屬之間會形成一個微電池，這會導(dǎo)致金屬電化學(xué)產(chǎn)物的腐蝕。最典型的例子是戰(zhàn)斗機(jī)配重處鋁合金蒙皮的腐蝕。所有的飛機(jī)都有這種腐蝕。原因是平尾有一個倒轉(zhuǎn)的角度，很容易收集水在翼尖罐。配重由鋼制成，外殼由鋁合金制成。微波電池是由配重與蒙皮結(jié)合形成的，低電位鋁合金產(chǎn)品的電化學(xué)表面腐蝕和電化學(xué)腐蝕是飛機(jī)設(shè)計腐蝕的主要組成部分，且腐蝕面積大，程度深，損壞嚴(yán)重，維修費(fèi)用高。

（三）化學(xué)反應(yīng)

金屬與非電解質(zhì)或空氣相互作用引起的腐蝕，就屬于化學(xué)反應(yīng)。其特點(diǎn)是腐蝕過程中沒有電流，化學(xué)腐蝕最主要的形式是氣體腐蝕，在高溫下很容易發(fā)現(xiàn)。大氣中含有許多腐蝕性氣體，如SO2、HS、NH、HCl、CO2、CO、NO2等，對金屬零件的腐蝕影響最大。如果大氣中的含量超過1%，腐蝕加速了北部沿海地區(qū)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼下表面河床孔洞周圍的腐蝕，主駕駛室第二的嚴(yán)重腐蝕是由于機(jī)場周圍許多化學(xué)裝置對鋁合金造成的化學(xué)腐蝕。

（四）濕熱氣候

駐扎在南方某島上的殲擊機(jī)機(jī)翼和平尾下表面腐蝕是由于地面高溫高濕，空氣中含鹽量高，大氣相對濕度大于65%時，在其表面形成一層956m厚的水箔物體表面的相對濕度越高，水膜越厚。水膜和氯分子在濕熱空氣中形成有害介質(zhì)，使機(jī)身結(jié)構(gòu)受到腐蝕。雷達(dá)罩表面的霉菌是由濕熱空氣引起的。

四、飛機(jī)結(jié)構(gòu)的防腐處理和措施

（一）避免直接接觸

在設(shè)計和維護(hù)中，如果不可避免地要通過電化學(xué)反應(yīng)使兩種金屬直接接觸，則應(yīng)盡量避免具有較大電位差的兩種金屬之間的接觸;防止兩種金屬直接接觸的有效措施有：對接前零件的表面處理;摩擦件的耐磨涂層;鉆后的防護(hù)漆涂層;連接件的濕切削或濕安裝;密封隔離等。

（二）完善設(shè)計

飛機(jī)結(jié)構(gòu)中絕大多數(shù)不能阻止的水，是通過雨水進(jìn)入飛機(jī)結(jié)構(gòu)的，如何防止水進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部以及如何將積水排到飛機(jī)內(nèi)部，是飛機(jī)防腐蝕必須考慮的問題結(jié)構(gòu)。用于現(xiàn)有飛機(jī)，如果設(shè)計中不考慮水密性和脫水性，則應(yīng)進(jìn)行水密性改造，對易積聚的部位必須進(jìn)行改性排水，以有效防止積水，防止腐蝕。飛機(jī)腐蝕修復(fù)時，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量不選用耐腐蝕性低的材料。

（三）腐蝕的控制

在飛機(jī)結(jié)構(gòu)維修中，腐蝕是飛機(jī)結(jié)構(gòu)維修中最重要、最困難的部分。嚴(yán)重的腐蝕直接影響到飛機(jī)結(jié)構(gòu)的維修難度和耐久性，因此腐蝕控制顯得尤為重要。飛機(jī)到達(dá)后，維修人員應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)文件和測試設(shè)備對飛機(jī)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕零件并共享腐蝕程度，以確定是否允許損壞（只有表面處理可以修復(fù)），可修復(fù)的損壞（表面處理后必須增加）或不可修復(fù)的損壞（更換處理）。

遇結(jié)構(gòu)腐蝕，應(yīng)打磨砂紙或氣動工具，打磨后不得留下溝槽內(nèi)，光滑表面應(yīng)在允許范圍內(nèi)打磨;強(qiáng)度和表面腐蝕，每側(cè)打磨水平至少為腐蝕深度的5-10倍，打磨后過渡平滑，然后用水砂紙打磨光滑，用測量儀器測量時，打磨深度應(yīng)符合修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，拋光表面必須防止打磨，鋁合金必須涂保護(hù)溶液，保護(hù)鋼件必須涂防腐劑，鎂合金必須涂亞硒酸鹽溶液進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)層形成后必須嚴(yán)格按要求控制溶液才能重新涂漆保護(hù)表面腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展可在清洗后通過有效控制的水密和加強(qiáng)修復(fù)來實現(xiàn)，腐蝕必須及時處理，所有腐蝕部件必須按工藝去除要求。從不擔(dān)心結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度在除銹，在不完全除銹的情況下加強(qiáng)和防止腐蝕，掩蓋了腐蝕的發(fā)展，可能導(dǎo)致事故。

五、結(jié)束語

腐蝕是一種自然現(xiàn)象，完全腐蝕去除是不現(xiàn)實的。在飛機(jī)的設(shè)計、制造、使用和維護(hù)中，采取完善的腐蝕防護(hù)和控制措施，以最大限度地降低飛機(jī)背桿的腐蝕速度和腐蝕程度，降低飛機(jī)背桿的使用壽命和安全飛行。在設(shè)計和制造階段，應(yīng)根據(jù)飛機(jī)的使用條件和功能要求，采取結(jié)構(gòu)和詳細(xì)的防腐措施（排水孔、排水管道、通風(fēng)管道等）;材料選擇和表面保護(hù)以及飛機(jī)供應(yīng)使用后的部件對于防腐的日常操作和維護(hù)也很重要：飛機(jī)的定期清潔、涂層維護(hù)、通風(fēng)、空氣干燥、腐蝕控制、腐蝕產(chǎn)物的移除和修理等。

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