水陸兩棲飛機(jī)防腐蝕密封設(shè)計(jì)

黃靜，張健

（1.結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)與控制航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，荊門(mén) 448035； 2.中國(guó)特種飛行器研究所，荊門(mén) 448035）

緒論

水陸兩棲飛機(jī)服役在高溫、高濕、高鹽霧的海洋環(huán)境，腐蝕環(huán)境極為惡劣。提高其在海洋環(huán)境（高溫、高濕、高鹽霧等）下的腐蝕防護(hù)能力是延長(zhǎng)飛機(jī)使用壽命的關(guān)鍵。

本文將主要針對(duì)水陸兩棲飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的防腐蝕密封設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，開(kāi)展全機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕環(huán)境分區(qū)、并根據(jù)分區(qū)進(jìn)行密封設(shè)計(jì)，目的是力求提升飛機(jī)的抗腐蝕性能，避免濕氣和腐蝕介質(zhì)等從縫隙侵入，提升飛機(jī)的使用壽命，保證飛機(jī)的使用安全性和可靠性，降低維護(hù)成本。

1 環(huán)境分區(qū)

根據(jù)水陸兩棲飛機(jī)的使用環(huán)境，對(duì)全機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了環(huán)境分區(qū)，環(huán)境分區(qū)見(jiàn)圖1和表1。

表1 環(huán)境分區(qū)

圖1 環(huán)境分區(qū)示意圖

2 防腐蝕密封設(shè)計(jì)一般要求

防腐蝕密封設(shè)計(jì)的一般要求：

1）密封劑的涂覆不能堵塞排水通道；

2）與托板螺母配合的螺栓：口蓋部位使用潤(rùn)滑脂進(jìn)行濕裝配，其余部位使用密封劑進(jìn)行濕裝配；

3）零件間使用橡膠墊、密封帶/墊的部位不進(jìn)行貼合面密封；

4）填角密封、縫隙密封不得影響周邊零件的裝配；

5）當(dāng)填角密封搭接到零件表面的密封劑影響后續(xù)裝配時(shí)，填角密封的密封劑高度與零件的頂部平齊；

6）零件之間搭接/對(duì)接產(chǎn)生的間隙需進(jìn)行縫隙密封；

7）有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位涂潤(rùn)滑脂；

8）抽釘安裝后的下陷，使用密封劑填至與結(jié)構(gòu)平齊后，涂與結(jié)構(gòu)相同的漆層；

9）蒙皮內(nèi)部的對(duì)接帶板/對(duì)接長(zhǎng)桁邊緣，蒙皮開(kāi)口邊緣使用密封劑進(jìn)行邊緣密封；

10）貼合面密封膠需擠出貼合面邊緣，如無(wú)密封膠擠出，需補(bǔ)做邊緣填角密封；

11）貼合面若存在空穴、間隙、下陷、表面缺陷，使用密封劑進(jìn)行預(yù)先空穴填充；

12）鈦合金與鈦合金之間不需要密封。

3 密封材料的選用

3.1 選用原則

密封材料的選用應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)密封部位的密封要求、密封結(jié)構(gòu)的工作性質(zhì)、密封目的、使用環(huán)境溫度、密封材料活性期、使用經(jīng)驗(yàn)及使用的廣泛程度慎重加以選擇，選擇的材料應(yīng)具有最佳綜合性能。

1）應(yīng)選用已在航空業(yè)正式使用或在波音、空客等飛機(jī)上正式使用的密封材料。

2）選用的密封劑應(yīng)有較寬的涂敷和施工溫度、濕度范圍；

3）使用環(huán)境在（-60～130）℃范圍內(nèi)的部位，應(yīng)選聚硫橡膠密封劑；使用環(huán)境在130 ℃以上的部位，應(yīng)選有機(jī)硅類(lèi)密封劑；

4）經(jīng)常拆卸的部位應(yīng)選擇底粘附力的密封劑。

3.2 選用方案

密封材料選用清單見(jiàn)表2。

表2 密封材料

4 密封工藝

防腐蝕密封工藝形式主要包括結(jié)構(gòu)密封和緊固件密封裝配。其中結(jié)構(gòu)裝配包括貼合面密封、填角密封、縫隙密封等。緊固件密封裝配包括：永久連接緊固件、可拆卸緊固件、密封鉚接等。通過(guò)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行電搭接的，導(dǎo)電連接部位不可涂密封劑，裝配后在零部件的貼合面邊緣做填角密封；通過(guò)搭鐵線進(jìn)行電搭接的，安裝后，連接搭鐵線的緊固件使用密封劑封包。

4.1 結(jié)構(gòu)密封

1）貼合面密封

貼合面密封是指在零件配合表面施加密封劑，是結(jié)構(gòu)防腐蝕密封的主要方法，貼合面密封要求零件連接后周邊有連續(xù)可見(jiàn)的密封劑擠出。

貼合面的工藝要求如下：

①貼合面密封劑涂敷厚度一般控制在（0.3~0.5）mm之間。對(duì)于弧形配合面一般為（0.5~0.8）mm，接頭與骨架間一般為（0.8~1.0）mm。若涂過(guò)多的密封劑，裝配后不能保證達(dá)到規(guī)程要求的連續(xù)膠珠；

②貼合面密封裝配后應(yīng)保證沿貼合面縫隙有少量密封劑連續(xù)擠出，并可修整成光滑的填角密封。在密封劑施工期內(nèi)將結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后，將貼合面周緣擠壓出的多余密封劑整形為小的填角密封，見(jiàn)圖2。

圖2 貼合面密封示意圖

2）填角密封

填角密封是在零件貼合面邊緣施加密封劑，經(jīng)過(guò)整形而形成一個(gè)連續(xù)的波紋狀密封劑涂層的密封類(lèi)型，工藝要求如下：

①填角密封應(yīng)使用保護(hù)性膠帶，保證填角密封的形狀與尺寸要求；

②涂完膠后，應(yīng)在密封劑的使用期限內(nèi)，將填角整形到要求的外形，密封劑必須與結(jié)構(gòu)表面保持連續(xù)接觸；

③填角密封示意圖見(jiàn)圖3，填角密封尺寸要求見(jiàn)表3。

表3 填角密封（縫外密封）形狀及尺寸要求

圖3 填角密封示意

3）縫隙密封

縫隙密封用于結(jié)構(gòu)對(duì)接縫隙的填充密封，防止縫隙積水、并助結(jié)構(gòu)形成良好的氣動(dòng)外形。

4.2 緊固件密封裝配

是指在緊固件桿與孔壁之間涂上密封劑后，消除緊固件與孔壁之間縫隙。所有緊固件需要使用密封劑進(jìn)行濕裝配。

4.2.1 永久連接緊固件

1）干涉配合緊固件

①對(duì)于埋頭緊固件，裝配之前在安裝孔兩端或緊固件頭部下涂密封劑，或用密封膠覆蓋整個(gè)埋頭窩；

②對(duì)于凸頭緊固件，在緊固件的頭下涂密封膠，或在孔周?chē)慕Y(jié)構(gòu)件表面涂密封膠，確保緊固件頭和結(jié)構(gòu)之間密封膠的擠出物連續(xù)，見(jiàn)圖4。

圖4 干涉配合緊固件安裝示意圖

2）間隙配合緊固件

①先在安裝孔內(nèi)或緊固件光桿部分（不包括螺紋區(qū)域）涂密封劑，再將緊固件插入緊固件孔內(nèi)裝配。如果需要使用墊片，在墊片兩面再涂一層密封劑，見(jiàn)圖5所示。安裝結(jié)束時(shí)，應(yīng)確保密封劑從緊固件頭部周緣被連續(xù)擠出。若不連續(xù)，重復(fù)上述安裝工藝；

②對(duì)于埋頭緊固件，沿緊固件頭部周緣被均勻擠壓出來(lái)的密封劑，應(yīng)該與緊固件頭部或者結(jié)構(gòu)表面平齊；

③對(duì)于凸頭緊固件，沿緊固件頭部周緣被均勻擠壓出來(lái)的密封劑，不得超過(guò)緊固件頭部高度的一半。

3）緊固件封包

緊固件封包處理是將緊固件端頭用密封劑完全覆蓋，形式見(jiàn)圖6。

圖6 螺栓封包示意圖

4.2.2 可拆卸緊固件

可拆卸緊固件是指在大修周期內(nèi)，維護(hù)檢查過(guò)程中需要拆卸的緊固件。可拆卸緊固件可選用液態(tài)密封劑或潤(rùn)滑脂裝配，即起到密封、防止腐蝕介質(zhì)侵入，又便于維護(hù)維修時(shí)的拆裝。穿過(guò)蒙皮、外部結(jié)構(gòu)的可拆卸緊固件，位于類(lèi)外部結(jié)構(gòu)區(qū)域的內(nèi)部可拆卸緊固件，以及異種材料連接的可拆卸緊固件，可按圖5所示，將液態(tài)密封劑或潤(rùn)滑脂涂于安裝孔內(nèi)或螺栓、螺釘光桿部分，然后安裝緊固件。

圖5 緊固件安裝示意圖

4.2.3 密封鉚接

密封鉚接指在鉚釘桿與鉚釘孔壁之間涂上密封劑，消除鉚釘與孔壁之間的細(xì)小縫隙，形式見(jiàn)圖7。

圖7 密封鉚接示意

5 防腐蝕密封詳細(xì)設(shè)計(jì)示例

5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)短艙前環(huán)（高溫密封區(qū)）

短艙前環(huán)主要由前緣蒙皮、內(nèi)蒙皮、外蒙皮、橫向隔框、縱向隔板和長(zhǎng)桁組成，示意圖見(jiàn)圖8。

圖8 短艙前環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

1）貼合面密封

以下部位先涂DC-1200 OS底膠再涂90-006-2RF高溫密封劑進(jìn)行貼合面密封，包含但不僅限于：所有永久性貼合面。

2）填角密封

無(wú)

3）緊固件濕裝配

以下緊固件涂90-006-2RF高溫密封劑進(jìn)行濕裝配，包含但不僅限于：非活動(dòng)部位緊固件。

4）緊固件封包

以下緊固件先涂DC-1200 OS底膠再涂90-006-2RF高溫密封劑進(jìn)行封包，包含但不僅限于：非活動(dòng)部位的非鋁合金緊固件。

5.2 10框-20框頂部壁板（氣密區(qū)）

10-20框頂部壁板位于氣密區(qū)，示意圖見(jiàn)圖9。

圖9 10框-20框頂部壁板

1）貼合面密封

以下部位涂MC780-C類(lèi)密封劑進(jìn)行貼合面密封，包含但不僅限于：

①蒙皮與蒙皮、長(zhǎng)桁、框、帶板、天線墊片、天線連接支架、防甩冰板密封條、托板螺母連接板、連接角材接觸面；

②長(zhǎng)桁與長(zhǎng)桁接頭、角片、托板螺母連接板、天線連接支架接觸面；

③框與帶板、角片、角材接觸面。

2）填角密封

無(wú)

3）縫隙密封

無(wú)

4）緊固件濕裝配

所有緊固件（蒙皮上參與電搭接鉚釘除外）MC780-C類(lèi)密封劑進(jìn)行濕裝配。

5）緊固件封包

以下緊固件（與蒙皮連接的緊固件僅蒙皮內(nèi)側(cè)）涂MC780-B類(lèi)密封劑進(jìn)行封包，包含但不僅限于：

①非鋁合金緊固件。

②蒙皮上參與電搭接鉚釘墩頭。

5.3 1框-7框單龍骨梁（水密區(qū)）

1框-7框單龍骨梁位于機(jī)頭船底，屬于水密區(qū)，示意圖見(jiàn)圖10。

圖10 1框-7框單龍骨梁

1）貼合面密封

以下部位涂MC780-C類(lèi)密封劑進(jìn)行貼合面密封，包含但不僅限于：

①腹板與上緣條、下緣條、立柱、開(kāi)口加強(qiáng)板接觸面；②上緣條與上緣條連接件接觸面；

③下緣條與下緣條連接件、放水閥閥體接觸面。

2）填角密封

以下部位先刷涂一層MC780-A，待表面干后再涂一層MC780-B類(lèi)密封劑進(jìn)行填角密封，包含但不僅限于：

①腹板與上緣條、下緣條、立柱、開(kāi)口加強(qiáng)板接觸面邊緣；

②上緣條與上緣條連接件接觸面邊緣；

③下緣條與下緣條連接件、放水閥閥體接觸面邊緣。

3）縫隙密封

以下部位涂MC780-B類(lèi)密封劑進(jìn)行縫隙密封，包含但不僅限于：無(wú)。

4）緊固件濕裝配

所有緊固件涂MC780-C類(lèi)密封劑進(jìn)行濕裝配。

5）緊固件封包

以下緊固件（與蒙皮連接的緊固件僅蒙皮內(nèi)側(cè)）涂MC780-B類(lèi)密封劑進(jìn)行封包，包含但不僅限于：非鋁合金緊固件。

5.4 水平安定面-外側(cè)右前緣（防腐蝕密封區(qū)）

水平安定面-外側(cè)右前緣位于平尾，屬于防腐蝕密封區(qū)，示意圖見(jiàn)圖11。

圖11 水平安定面-外側(cè)右前緣

1）貼合面密封

以下部位涂MC780-C類(lèi)密封劑進(jìn)行貼合面密封，包含但不僅限于：蒙皮與肋、鳥(niǎo)撞隔板、加強(qiáng)長(zhǎng)桁、連接T型材、加強(qiáng)墊板、對(duì)接帶板之間的貼合面；

①肋與鳥(niǎo)撞隔板、加強(qiáng)長(zhǎng)桁、連接T型材角片、連接T型材、加強(qiáng)墊板、對(duì)接帶板之間貼合面；

②加強(qiáng)角材與肋、鳥(niǎo)撞隔板之間的貼合面；

③T型材連接角片與長(zhǎng)桁、連接T型材之間的貼合面；

④托板螺母與對(duì)接帶板之間的貼合面；

⑤其他固定連接的零件之間的非電搭接貼合面。

2）填角密封

無(wú)。

3）縫隙密封

以下部位縫隙涂MC780-B類(lèi)密封劑進(jìn)行縫隙密封：蒙皮之間的對(duì)接縫隙。

4）緊固件濕裝配

以下固定連接的緊固件MC780-C類(lèi)密封劑進(jìn)行濕裝配，包含但不限于：

①蒙皮與肋、鳥(niǎo)撞隔板、加強(qiáng)長(zhǎng)桁、連接T型材、加強(qiáng)墊板、對(duì)接帶板之間的連接緊固件；

②肋與鳥(niǎo)撞隔板、加強(qiáng)長(zhǎng)桁、T型材連接角片、連接T型材、加強(qiáng)墊板、對(duì)接帶板之間的連接緊固件；

③加強(qiáng)角材與肋、鳥(niǎo)撞隔板之間的連接緊固件；

④T型材連接角片與長(zhǎng)桁、連接T型材之間的連接緊固件；

⑤托板螺母的安裝鉚釘、連接螺栓；

⑥其它固定連接的緊固件。

5）緊固件封包

以下緊固件兩端涂MC780-B類(lèi)密封劑進(jìn)行封包：

所有固定連接的非鋁合金緊固件（穿透蒙皮的非鋁合金緊固件，僅在內(nèi)部一側(cè)進(jìn)行封包）。

5.5 機(jī)翼右12肋（油密區(qū)）

機(jī)翼右13肋位于右機(jī)翼盒段內(nèi)，在油箱內(nèi)部，屬于油密封區(qū)，示意圖見(jiàn)圖12。

圖12 機(jī)翼右13肋

1）貼合面密封

以下部位涂PR-1782 -C類(lèi)密封劑進(jìn)行貼合面密封，包含但不限于：

①壁板長(zhǎng)桁連接角材與長(zhǎng)桁之間貼合面；

②壁板長(zhǎng)桁連接角材與肋主體之間貼合面；

③肋主體與壁板、梁之間貼合面。

2）填角密封

以下部位先刷涂一層PR-1782-A密封劑，待表面干后再涂一層PR-1782-B類(lèi)密封劑進(jìn)行填角密封，包含但不限于：肋主體與壁板、梁之間貼合面邊緣。

3）縫隙密封

無(wú)。

4）緊固件濕裝配

所有緊固件（電搭接緊固件除外）涂PR-1782-C類(lèi)密封劑進(jìn)行濕裝配。

5）緊固件封包

穿過(guò)上下壁板及前后梁的緊固件涂PR-1782-B類(lèi)密封劑進(jìn)行封包；

所有非鋁合金緊固件涂PR-1782-B類(lèi)密封劑進(jìn)行封包。

6 結(jié)語(yǔ)

本文規(guī)定了水陸兩棲飛機(jī)結(jié)構(gòu)防腐蝕密封設(shè)計(jì)要求，密封示例在每個(gè)環(huán)境分區(qū)各選取了一個(gè)組件進(jìn)行詳細(xì)密封，可作為工藝人員編寫(xiě)工藝指令和裝配人員進(jìn)行密封施工的依據(jù)。由于水陸兩棲飛機(jī)需要在海洋環(huán)境下服役，本文是按照海洋腐蝕腐蝕環(huán)境進(jìn)行密封設(shè)計(jì)，因此本文也可作為艦載機(jī)密封設(shè)計(jì)時(shí)的參考。