飞机结构腐蚀防护与控制对策研究

飞机结构腐蚀防护与控制对策研究

王宝民喻于欣

航空工业哈飞黑龙江省150066

摘要：飞机作业环境较为复杂恶劣，绝大多数客机、军机在长时间服役阶段中会出现程度不一的结构腐蚀问题，且这一问题的出现降低了飞机运行稳定性、安全性，并引发各类安全事故的出现，造成严重经济损失与人员伤亡。本文对部分客机与军机机型在结构腐蚀防护与控制层面上的主要存在的问题及其成因、有效控制对策进行分析，旨在从根源上对飞机结构腐蚀与各类安全事故问题加以优化解决。

关键词：飞机结构；腐蚀防护；控制对策

引言：飞机在长时间的服役与飞行过程中，机身结构所产生的疲劳破坏程度会随着时间的延长而不断积累损伤，并在经历多次交变应力循环后出现机身结构腐蚀、疲劳破坏等问题。而在机身结构出现严重腐蚀问题时，也会促使机身结构上出现疲劳裂纹。为确保飞机飞行安全，必须做好飞机结构的腐蚀防护与控制工作。

一、飞机机身结构腐蚀问题

1.问题成因

从整体机身结构角度来看，飞机结构出现腐蚀问题的主要成因是飞机结构在长时间飞行与服役阶段中受到外部环境中所分布介质的持续干扰、影响，出现干腐蚀与湿腐蚀反应，且这一腐蚀反应的出现具有必然性。例如，近年来随着材料学的不断优化完善，绝大多数机身结构外壳材料加以更新换代，具有更为优异的抗腐蚀性能。但是在飞机上服役于飞行过程中，任何结构材质都会受到外界环境中所分布介质的持续腐蚀，无法完全规避以上腐蚀反应的出现，这也是飞机结构腐蚀问题的主要成因。

而从飞机整体结构中不同具体构配件与附属结构层面上来看，则是由于部分构件与结构的位置分布较为隐蔽。在飞机机身结构日常维护作业中，很难对这一类结构、构配件进行日常检查、防腐蚀维护。例如我国某军用直升机的机身结构中所配置的油箱安装座、武器挂架安装座、框板等构件与结构的分布位置较为隐蔽，无法开展高频率飞机结构的全面性分解检修工作，从而使得这一类构件与结构的腐蚀速度加快。而部分机型的作业环境极度复杂、恶劣，结构腐蚀问题的出现概率、腐蚀程度也随之大幅提升。例如在02年美国一架F-14熊猫舰载战斗机在起落阶段中，受到周边复杂环境影响，出现起落架减震支柱外筒点蚀引发空难的安全问题。部分飞机也存在油箱分布结构中存在、繁殖大量微生物的问题。微生物在繁殖过程中对飞机油箱处机身结构表层涂层造成持续腐蚀、破坏，进而腐蚀机身金属材质，最后造成飞机油箱破裂等问题。

2.飞机结构常见腐蚀问题

绝大多数飞机普遍存在着机身结构中长桁、蒙皮胶结二者之间焊点处胶层脱落、抑或是异常老化疲劳问题。这一问题的出现也引发飞机结构大范围脱焊、桁条全面腐烂等问题，降低了飞机机身整体结构的稳定性、结构强度系数。例如某中型民用客机的机身结构受到外部环境介质的长时间腐蚀，出现桁条结构断裂、腐蚀扭曲变形等问题。部分飞机在长时间飞行、服役阶段中也受到机身结构设计缺乏合理性因素的影响，机身结构密封性能有所不足。在飞机途径雨雪气候分布区域中时，会在机身结构中渗入、积聚少量雨水。在雨水长时间腐蚀影响下，飞机机身结构中的部分区域、构配件也会出现程度不一的腐蚀变形问题。例如在某中型民用客机内部结构中，便存在着机翼对接部位渗入大量雨水，并导致该区域中所配置构配件出现程度不一的扭曲变形、腐蚀的问题。

在部分机型飞机服役期间内，飞机机身结构密封性存在一定问题与不足，虽然不会出现雨水大量渗入、积聚的问题。但在长时间飞行过程中，机身内部结构中也会渗入少量雨水与潮湿空气。但这一类飞机的机身内部结构通风条件较差。潮湿空气在机身结构中长时间停留，并造成机身整体结构、各构件出现大范围的腐蚀问题。例如，某民用客机受这一因素的影响，在下部机舱出现积聚少量雨水、隔音垫霉变等腐蚀问题。

二、飞机结构腐蚀防护与控制对策

1.优化机身结构

在部分机型飞机长时间服役、飞行过程中，由于飞行任务量较重，维护人员无法开展过高频率的机身结构全面性分解检修工作，机身结构中部分区域存在积聚雨水、潮湿空气的问题。因此，在飞机机身结构设计中，规避设计封闭式剖面结构，最大程度降低机身结构内所分布的封闭式剖面结构数量。确保在飞机机身结构日常检修工作中，检修人员可对机身内部结构中绝大多数区域开展清洁、养护作业；在机身结构内部分零部件需要配置与密封空间内部、且在飞机检修作业中无法将这一密封空间拆卸时，则需要适当提高密封空间内部所配置零部件与元件表面结构防腐涂层的涂刷厚度参数；在飞机机身结构内部所设计排水路径上，需要注重规避在路径区域中配置槽体结构，避免在飞机服役期间内出现所积聚雨水无法完全排出、腐蚀槽体结构等问题；设计者需要以提高复合材料用量、设计一体化机身结构为途径，提高机身结构密封性，降低飞机在雨雪气候下出现雨水、潮湿空气渗入飞机机身结构问题的出现概率。

2.选择合理的检修模式

首先，受限于飞行任务、检修成本等因素。绝大多数机型的飞机在几十年服役期间内仅开展四次左右的全面性分解检修，无法及时将各类机身结构腐蚀问题加以发现、预防解决。因此需要适当提高对飞机机身结构的日常检修工作开展力度、频率，最大程度降低各类结构腐蚀问题的出现概率，并将飞机结构腐蚀问题的影响范围、损失程度控制在一定范围内。

其次，在开展机身结构日常检修作业的同时，也需要定期根据飞机的各项性能、运行情况加以综合分析，制定飞机机身结构腐蚀评估报告，预测飞机在服役、飞行过程中各类结构腐蚀问题的出现概率、腐蚀程度，并制定相应预防措施。例如我国某武装直升机在长时间服役、飞行与日常检修过程中，暴露出所使用防腐蚀涂料的实际应用效用低于预期、机身结构腐蚀程度高于预期问题时，立即针对性制定飞机结构腐蚀评估报告，并在其基础上更换新型防腐涂料。

此外，要合理设置飞机结构检修频率与时间。例如，军机的日常维修作业包含定检、换季检修。而绝大多数军机的蒙皮结构往往会在出厂、服役后的二至四年区间范围内出现一定程度的腐蚀问题。因此也需要优先在这一时间阶段内将定检、季检作业进行结合，对飞机蒙皮开展全面性检修作业；而在飞机服役中出现各类异常运行与结构扭曲变形等问题时（例如机身表面结构出现凹陷、膨胀时），机组人员及时将问题上报，快速开展机身结构检修工作；在飞机结构检修作业开展后，维修人员需要对飞机结构中所出现腐蚀问题的主要成因进行分析总结，并采取相应预防措施。例如在飞机结构中所涂刷防腐涂料实际应用效果不佳、从而引发飞机结构腐蚀问题大范围出现时，立即更换防腐涂料，并重新开展飞机结构防腐涂刷作业。

3.提高复合材料用量

在传统飞机设计、制造领域中，出于成本因素考虑，飞机制造商更为青睐于应用铝合金材料来搭建飞机机身结构。但是从整体性能角度来看，虽然铝合金材料具有综合性能优异、造价成本低等应用优势，但铝合金材料的抗腐蚀性能较差，限制了飞机的服役寿命。而随着材料学的不断优化完善、以及各类新型复合材料的问世。相较于铝合金飞机机身结构而言，复合材料机身结构具有更为优异的耐腐蚀性、结构强度与密封性，因此可通过对复合材料用量的提升，以实现对飞机结构耐腐蚀性能的优化，降低结构腐蚀以及各类飞行安全问题的出现概率。

参考文献：

[1]陈群志，房振乾，康献海.军用飞机外场腐蚀防护方法研究[J].装备环境工程.2011（02）

[2]陈勇，孙熙，贾晓.海军飞机腐蚀防护与控制标准解析[J].航空标准化与质量.2017（05）

[3]曹宏涛，李雪亭.基于海洋环境的紧固件腐蚀防护要求及技术措施[J].表面技术.2013（01）