航空裝備腐蝕防護(hù)與控制系統(tǒng)構(gòu)架研究

唐鉑，史左敏，張興金

（1.空軍裝備部駐漢中地區(qū)軍事代表室，漢中 723000；2.航空工業(yè)陜西飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司，漢中 723000）

引言

腐蝕和疲勞是造成軍用飛機(jī)和民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)破壞的兩大重要因素，但在飛機(jī)服役過(guò)程中純粹的疲勞破壞是極其少見(jiàn)的，大多數(shù)是在周?chē)橘|(zhì)影響下的腐蝕疲勞。著名專(zhuān)家Bcohen提出“最大限度地減少腐蝕和它對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和零件的危害，是當(dāng)今空軍面臨的主要問(wèn)題之一”[1]。

近年來(lái)我軍航空裝備隨著服役年限的增長(zhǎng)、海上活動(dòng)范圍擴(kuò)大及停留時(shí)間的增加，腐蝕問(wèn)題也逐漸凸顯[2]。經(jīng)過(guò)對(duì)腐蝕數(shù)據(jù)的調(diào)查分析，航空裝備腐蝕的主要原因是：一方面對(duì)裝備服役環(huán)境的惡劣程度認(rèn)識(shí)不充分，設(shè)計(jì)不合理、制造工藝不恰當(dāng)、使用維護(hù)措施不合理、部分老舊裝備腐蝕防護(hù)體系相對(duì)落后等；另一方面對(duì)裝備腐蝕防護(hù)與控制工作缺乏有效的科學(xué)管理[3]。

做好航空裝備腐蝕防護(hù)與控制工作，不僅要研究和發(fā)展先進(jìn)的腐蝕防護(hù)與控制技術(shù)，更重要的是有系統(tǒng)的頂層規(guī)劃、完整的管理架構(gòu)[4]、合理的運(yùn)作流程。目前國(guó)外基于腐蝕防護(hù)系統(tǒng)工程理論開(kāi)展全面系統(tǒng)的全壽命周期腐蝕防護(hù)工作，以腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)為基礎(chǔ)，貫穿裝備論證、設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)等全過(guò)程，確保裝備全壽命周期腐蝕防護(hù)與控制工作的協(xié)調(diào)性和延續(xù)性，達(dá)到技術(shù)和管理的有機(jī)結(jié)合。

1 美軍腐蝕防護(hù)與控制構(gòu)架

上世紀(jì)70年代，美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)就開(kāi)展了系統(tǒng)的裝備腐蝕防護(hù)與控制工作，尤其美軍在裝備腐蝕防護(hù)與控制方面的研究一直走在世界前列[5]。從第3代戰(zhàn)斗機(jī)開(kāi)始開(kāi)展了腐蝕防護(hù)與控制系統(tǒng)工程學(xué)研究，逐漸擺脫傳統(tǒng)以修理為主的被動(dòng)應(yīng)對(duì)飛機(jī)腐蝕的理念，將裝備腐蝕控制研究發(fā)展成為防護(hù)系統(tǒng)工程學(xué)，形成系統(tǒng)的防腐蝕技術(shù)體系[6]。

由于美軍二戰(zhàn)以后經(jīng)歷頻繁的海外軍事活動(dòng)，充分認(rèn)識(shí)到了裝備腐蝕的嚴(yán)重危害，美國(guó)國(guó)防部決定必須采取合理的腐蝕防護(hù)措施。尤其進(jìn)入21世紀(jì)，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)立法的形式，制定了相關(guān)法律條款并列入《美國(guó)法典》，提出了腐蝕防護(hù)與控制的頂層管理要求，構(gòu)建了國(guó)會(huì)監(jiān)督，國(guó)防部負(fù)責(zé)的腐蝕與防護(hù)執(zhí)行委員會(huì)，明確了各級(jí)組織機(jī)構(gòu)的職責(zé)以及彼此隸屬關(guān)系，如圖1所示[7]。

由圖1可知，腐蝕與防護(hù)執(zhí)行委員會(huì)自上而下，涵蓋了項(xiàng)目全壽命周期，包括了項(xiàng)目管理、參研、使用等所有單位和個(gè)人。腐蝕與防護(hù)執(zhí)行委員會(huì)以國(guó)防部為領(lǐng)導(dǎo)，部長(zhǎng)助理負(fù)責(zé)資源調(diào)配及各部門(mén)之間分工、工作協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌部署各項(xiàng)腐蝕防護(hù)工作開(kāi)展；執(zhí)行委員會(huì)中高層領(lǐng)導(dǎo)按照分工負(fù)責(zé)提出并落實(shí)腐蝕防護(hù)戰(zhàn)略性計(jì)劃，定期向上級(jí)匯報(bào)腐蝕防護(hù)政策運(yùn)行及監(jiān)督情況等；根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況提出改進(jìn)建議，持續(xù)降低腐蝕對(duì)武器裝備和基礎(chǔ)設(shè)施的影響。另外腐蝕防護(hù)執(zhí)行委員會(huì)下設(shè)各執(zhí)行部門(mén)，各執(zhí)行部門(mén)負(fù)責(zé)其管轄領(lǐng)域的腐蝕防護(hù)政策和措施落實(shí)并逐級(jí)反饋，保證整個(gè)體系高效運(yùn)行。

圖1 美軍腐蝕與防護(hù)執(zhí)行委員會(huì)組織結(jié)構(gòu)圖

表1 美軍腐蝕防護(hù)與控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)腐蝕與防護(hù)執(zhí)行委員會(huì)高效運(yùn)行，幾十年來(lái)美國(guó)制定、修訂了大量的腐蝕控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和文件，并逐漸形成較為完整的全軍統(tǒng)一的腐蝕防護(hù)與控制標(biāo)準(zhǔn)體系，如JSSG-2006《飛機(jī)結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》等，見(jiàn)表1所示[8,9]；國(guó)防部主導(dǎo)發(fā)展國(guó)家腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)裝備使用單位、工業(yè)部門(mén)數(shù)據(jù)共享等。最大限度使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、壽命預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估策略及合理的管理機(jī)制和先進(jìn)的腐蝕防護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)減少或抑制腐蝕損失的目的。

2 我國(guó)腐蝕防護(hù)與控制現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到腐蝕對(duì)武器裝備的危害性和腐蝕防護(hù)的重要性。國(guó)內(nèi)在2000年前后先后啟動(dòng)了“中國(guó)工業(yè)與自然環(huán)境腐蝕問(wèn)題調(diào)查與對(duì)策”、“腐蝕成本經(jīng)濟(jì)性分析與防腐策略研究預(yù)研”等項(xiàng)目[10,11]，在相關(guān)項(xiàng)目推動(dòng)下我軍也在腐蝕防護(hù)方面投入了大量的精力，但更多的是注重于腐蝕防護(hù)技術(shù)，對(duì)其他領(lǐng)域缺乏重視，管理相對(duì)寬松。與美軍相比還存在著較大的差距，例如：缺乏管理與技術(shù)咨詢(xún)機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)體系不健全、環(huán)境及裝備腐蝕數(shù)據(jù)匱乏、專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才不足等。因此急需在借鑒美軍經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上結(jié)合我軍自身特點(diǎn)不斷提升、完善。

3 國(guó)內(nèi)航空裝備腐蝕防護(hù)與控制系統(tǒng)構(gòu)架

3.1 建立腐蝕防護(hù)管理構(gòu)架

從美軍經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，腐蝕防護(hù)與控制涉及領(lǐng)域廣泛，除技術(shù)本身外，還包括配套設(shè)施建設(shè)等多領(lǐng)域。目前，我軍腐蝕防護(hù)更多關(guān)注于腐蝕防護(hù)技術(shù)又缺乏統(tǒng)一管理、各自為政，對(duì)其他領(lǐng)域缺乏重視，管理流程不規(guī)范。因此，建議構(gòu)建航空裝備腐蝕防護(hù)與控制管理機(jī)構(gòu)，由裝備主管機(jī)關(guān)抓總，總體論證單位及航空主機(jī)廠所為主體，軍代表、使用部隊(duì)、大修廠及專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜液凸芾砣藛T為成員，負(fù)責(zé)新研航空裝備腐蝕防護(hù)與控制全壽命周期管理工作。通過(guò)管理機(jī)構(gòu)明細(xì)各階段所涉及單位職責(zé)和權(quán)力，發(fā)揮其積極性和主動(dòng)性，形成“軍方單位要求具體明確、承建單位循規(guī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)按標(biāo)嚴(yán)格監(jiān)督、使用部隊(duì)精心維修保養(yǎng)、裝備腐蝕數(shù)據(jù)有據(jù)可查”的機(jī)制；按照全系統(tǒng)全壽命周期管理原則，積極構(gòu)建飛機(jī)腐蝕防護(hù)技術(shù)研究、試驗(yàn)評(píng)估、成果推廣、技術(shù)管理、資源共享的機(jī)制；科學(xué)推進(jìn)飛機(jī)腐蝕控制工作高效、規(guī)范、常態(tài)化開(kāi)展，保證腐蝕防護(hù)與控制的全面性。

3.2 健全腐蝕防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系

相對(duì)美軍腐蝕防護(hù)與控制標(biāo)準(zhǔn)體系，我國(guó)現(xiàn)有航空裝備腐蝕防護(hù)與控制領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量少，主要為國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)和航空標(biāo)準(zhǔn)。如GJB/Z 137《海軍飛機(jī)腐蝕修理方法及修理容差指南》、GJB/Z 138《海軍航空裝備腐蝕控制要求指南》、GJB 2635A《軍用飛機(jī)腐蝕控制防護(hù)設(shè)計(jì)和控制要求》等。這些標(biāo)準(zhǔn)未形成一套完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，且更新速度慢，不能指導(dǎo)和保障航空裝備全壽命周期腐蝕防護(hù)與控制工作有序進(jìn)行。

參照國(guó)外腐蝕控制標(biāo)準(zhǔn)體系及經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)航空裝備論證、設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)、維修等各階段特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有裝備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、材料體系、表面涂鍍層、試驗(yàn)條件、腐蝕防護(hù)技術(shù)管理等方面，制定中長(zhǎng)期腐蝕防護(hù)與控制工作規(guī)劃；在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上健全包括基本標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、材料及工藝標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)等腐蝕防護(hù)與控制標(biāo)準(zhǔn)體系。以便統(tǒng)一規(guī)劃協(xié)調(diào)管理，對(duì)航空裝備全壽命周期腐蝕防護(hù)與控制工作規(guī)范化，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)在裝備全壽命周期各階段的指導(dǎo)作用和保障作用。

3.3 構(gòu)建腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)

由航空裝備腐蝕防護(hù)與控制管理機(jī)構(gòu)主導(dǎo)，構(gòu)建共享腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如圖2所示。通過(guò)該數(shù)據(jù)庫(kù)有效運(yùn)行實(shí)現(xiàn)腐蝕數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)分析、用戶管理、數(shù)據(jù)維護(hù)等功能，大量的腐蝕損傷數(shù)據(jù)及使用環(huán)境對(duì)今后航空裝備的設(shè)計(jì)（或改型）、維修決策及修理方法提升等提供可靠的科學(xué)依據(jù)。另外大量信息數(shù)據(jù)還可以為機(jī)關(guān)和腐蝕控制管理機(jī)構(gòu)決策提供技術(shù)支持，不斷調(diào)整腐蝕防護(hù)與控制戰(zhàn)略規(guī)劃，持續(xù)更新標(biāo)準(zhǔn)體系，進(jìn)而從根本上提升航空裝備全壽命周期腐蝕防護(hù)技術(shù)[12,13]。

腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)該至少包含腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)處理模塊等，該系統(tǒng)由航空裝備腐蝕防護(hù)與控制管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)日常維護(hù)及管理，同時(shí)向成員單位共享，為技術(shù)決策提供數(shù)據(jù)支撐。另外腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該至少包含以下數(shù)據(jù)：

1）環(huán)境數(shù)據(jù)，主要包括航空裝備服役機(jī)場(chǎng)/區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)；

2）腐蝕理論，主要包括航空裝備結(jié)構(gòu)材料腐蝕機(jī)理、類(lèi)型及原因，結(jié)構(gòu)易腐蝕部位及特點(diǎn)，腐蝕檢查及判定方法，使用維護(hù)中的腐蝕預(yù)防、損傷容限及修理技術(shù)等；

3）裝備腐蝕數(shù)據(jù)，主要指現(xiàn)役裝備腐蝕數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應(yīng)包含裝備履歷信息、腐蝕部位、腐蝕類(lèi)型、腐蝕部位的材料，腐蝕的描述、腐蝕尺寸、腐蝕照片及修復(fù)或修理方法等。

圖2 腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)框架

3.4 提升軍地腐蝕人才隊(duì)伍

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)無(wú)論軍方還是設(shè)計(jì)制造部門(mén)缺乏專(zhuān)業(yè)的腐蝕防護(hù)人員，大多采用兼職或兼管的形式，職責(zé)不明，業(yè)務(wù)不精，嚴(yán)重影響航空裝備腐蝕防護(hù)工作高效開(kāi)展[14]。因此，加強(qiáng)腐蝕防護(hù)與控制專(zhuān)業(yè)建設(shè)，在軍地科研院所及院校、設(shè)計(jì)院（所）建立腐蝕防護(hù)技術(shù)專(zhuān)家隊(duì)伍，在生產(chǎn)廠、修理廠等建立腐蝕防護(hù)技術(shù)應(yīng)用隊(duì)伍，在使用部隊(duì)建立腐蝕監(jiān)測(cè)維護(hù)技術(shù)隊(duì)伍；提升軍地腐蝕防護(hù)技術(shù)人員技術(shù)能力，提高腐蝕防護(hù)管理人員管理水平具極其重要。

4 結(jié)束語(yǔ)

航空裝備腐蝕防護(hù)與控制是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉融合。因此，在不斷深入航空裝備腐蝕防護(hù)與控制技術(shù)領(lǐng)域研究的同時(shí)，借鑒美軍腐蝕防護(hù)與控制發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，研究構(gòu)建適合我國(guó)航空裝備管理實(shí)際情況的腐蝕防護(hù)管理機(jī)構(gòu)，其推動(dòng)下構(gòu)建腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)并不斷積累充實(shí)，在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行修改、補(bǔ)充和完善逐漸形成體系，同時(shí)提升軍地腐蝕專(zhuān)業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)。不僅有效提升我國(guó)航空裝備腐蝕控制技術(shù)水平，而且可以有效縮減維修成本，避免因腐蝕引發(fā)重大安全事故，保障裝備出勤率、戰(zhàn)斗力以及使用壽命。