海航飞机腐蚀及全寿命控制

王克红，张林嘉

（海军驻贵阳地区军事代表办事处航空总体办公室，贵州安顺561000）

海航飞机腐蚀及全寿命控制

王克红，张林嘉

（海军驻贵阳地区军事代表办事处航空总体办公室，贵州安顺561000）

当前，飞机腐蚀已成为世界各国军民用飞机面临的严峻问题。针对海航飞机面临的腐蚀问题，从飞机腐蚀因素、特征、易腐蚀部位和特点进行了分析，在此基础上重点对飞机全寿命腐蚀控制措施进行了研究，并对做好腐蚀控制提出了几点建议。

海航飞机；腐蚀；全寿命控制

当前，飞机结构腐蚀问题已成为世界各国共同面临的严峻问题。对海军航空兵来说，飞机主要在沿海地区或舰上停放、起飞、降落、滑行等，很多时候在海洋上空执行任务，长期处于海洋大气环境中，面临着湿、热、盐雾等严酷的自然条件，随着沿海地区空气污染的不断加剧，飞机使用环境条件十分恶劣，导致结构件表面涂层和基体材料出现不同程度的腐蚀老化现象，从而降低了飞机使用性能，对飞行安全产生了严重的影响。针对海航飞机面临的腐蚀问题，文中对飞机腐蚀因素、类型特征、易腐蚀部位和特点进行了分析，在此基础上重点对飞机全寿命腐蚀控制措施进行了研究，并对海航飞机做好腐蚀控制提出了几点建议。

1　海航飞机腐蚀因素及特征

飞机在使用过程中，会受到不同形式的损伤，其中腐蚀就是一种较为常见的损伤形式。腐蚀是指在周围环境因素的作用下引起材料的破坏或变质行为。对于金属腐蚀来说，腐蚀可定义为：金属与周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质[1-3]。

1.1海航飞机的腐蚀因素

海航飞机主要遭受潮湿、盐雾、霉菌、酸雨、高温等因素的侵害。在舰上停放的飞机会受到海浪溅起的海水作用，遭受海水的侵蚀；同时会受到军舰燃料燃烧逸放和飞机排出废气的腐蚀；飞行中由于高低空和机内外温差引起的冷凝水，对飞机表面也会产生腐蚀；飞机起降过程中遇到砂土、灰尘的高速冲刷、冰雹等都会破坏保护层；尤其在海洋上空复杂气象条件下飞行更为突出。

1.2飞机腐蚀结构特征

（1）常见金属结构件的电化学腐蚀特征

铝合金结构件：初始阶段呈现出灰白色斑点，后期有灰白色锈蚀物出现，清除锈蚀物后可见结构件有麻孔表观，更甚者可出现层状剥离或鼓疱外观[4]。长期使用可发现LC4结构件易因应力集中产生腐蚀裂纹；LY12CZ则对晶间腐蚀比较敏感。

合金钢结构件：结构件表面从初期的暗灰色逐渐演变成红、黄褐色锈层，严重时可出现斑状蚀坑、腐蚀疲劳裂纹。合金钢的强度越高，耐蚀性能越差，对应力腐蚀越敏感。

镁合金结构件：早期呈现出灰白色斑点，后期出现灰白色粉末状锈蚀物，除去锈蚀物后底部有黑坑。镁合金锈蚀一般沿阳极区深入，呈深孔交错状。如常用的ZM-5镁合金对应力腐蚀敏感性较大。

（2）结构腐蚀的表观特征

从表观上看，受腐蚀的基体金属材料通常会出现脱漆、鼓包、分层，腐蚀比较严重的部位还会出现层状剥离及疏散现象，丧失原有光泽及材料强度与塑性，轻敲时失去清脆的金属声。另一方面，结构腐蚀通常起始于棱边、孔壁、划伤涂层或氧化膜受到破坏处、结构中双金属接触处及易积水、潮湿部位。

（3）应力腐蚀的表观特征

应力腐蚀的表观特征是腐蚀区呈现树枝状龟裂和大量的二次裂纹，而其它部分则保持金属光泽。应力腐蚀裂纹具有脆性断裂的外貌，裂纹多为沿晶或穿晶型，断裂处无塑性变形，断口上有明显的锈蚀痕迹，裂纹起源处有泥纹花样，由结构件表面向里扩展。

1.3飞机易腐蚀部位

根据对部分现役飞机腐蚀情况的调查，飞机易腐蚀部位可归纳如图1所示。

图1　海航飞机易腐蚀部位归纳图

2　海航飞机腐蚀的全寿命控制

通常，飞机的腐蚀问题主要出现在使用阶段，然而从腐蚀现象和规律分析，飞机结构腐蚀的原因涉及研制设计、生产制造和使用维护的各个方面，主要影响因素概括如表1所示。为了能够有效避免飞机使用过程中出现腐蚀问题，应加强海航飞机全寿命过程中的腐蚀控制工作[5-6]。

表1　飞机结构腐蚀的主要原因

2.1研制设计阶段

研制设计阶段主要包含型号论证阶段、方案设计阶段、工程研制阶段、定型鉴定阶段。

型号论证阶段要进行广泛调研和资料收集，充分考虑型号装备的作战使用环境、环境适应性，分析装备腐蚀损伤故障模式及危害程度，确定装备的腐蚀控制要求和级别，充分考虑当前腐蚀防护控制方面的科技基础、已有技术储备或近期可能获得的预研成果。

方案设计阶段首先要针对机体结构腐蚀防护控制目标及全寿命要求，结合飞机使用条件，编制《型号飞机腐蚀控制大纲》，并在此基础之上，编制相关腐蚀控制文件。其次，对机体结构布局、材料选用、加工制造工艺等方面能否满足腐蚀防护控制要求进行评估、预先验证。最后，根据型号任务和作战使用环境等因素，完善确定机体结构腐蚀防护控制总体技术方案。

工程研制阶段是型号飞机落实腐蚀防护控制工作的关键阶段，应重点做好以下几个方面：（1）进一步完善腐蚀防护控制总体技术方案；（2）编制使用环境基本谱和关键结构环境载荷谱，确定环境谱当量关系；

（3）做好对新材料的环境适应性及腐蚀性能的试验；评估飞机各部位对腐蚀因素影响的敏感性及使用条件，给出全机结构腐蚀危害分布图，确定腐蚀关键结构部位；

（4）根据型号飞机总体设计方案，针对重要结构进行细节抗腐蚀设计，重点做好防腐密封设计、结构防/排水设计、结构抗磨设计、飞机缓蚀涂层选用等；

（5）制定腐蚀控制培训细则，对设计、工艺、质量保证和生产操作人员进行腐蚀控制知识和技能培训；

（6）制定生产过程腐蚀控制指南，明确与腐蚀控制有关的生产操作和检验人员的工作方法，在生产环节中落实腐蚀控制大纲和腐蚀控制计划；

（7）制定腐蚀预防处理手册，明确装备为控制腐蚀所采取的各种预防措施，确保在制造过程中有关腐蚀控制规定得到正确执行；

（8）在设计图样和相关技术文件上贯彻腐蚀防护控制设计要求；

（9）综合分析装备整体腐蚀控制性能，进行腐蚀控制效能评估。

定型鉴定阶段主要完成定型试验大纲的编制，并进行鉴定试验，检查相关腐蚀控制要求的落实情况；编制飞机日常腐蚀控制维护手册，为使用和维护人员提供腐蚀控制维护的技术工艺和方法，指导其正确开展腐蚀维护。

2.2生产制造阶段

生产制造过程是实现腐蚀防护设计的关键环节，该阶段主要开展以下工作：严格按照工艺文件中腐蚀控制的要求进行生产，加强现场监控、验证、检验；监督工艺检测、装配操作过程，保证零部件的耐腐蚀性能不受损伤；加强对原材料、元器件、零部件厂商生产环境的评审，保证原材料、元器件、零部件的耐腐蚀性能符合技术要求；加强对生产操作工人和质量保证人员的腐蚀控制教育和岗位培训；加强对外协厂家的监督审核，确保外协件符合腐蚀控制技术要求；加强产品包装、储存、运输过程中的管理。

2.3使用维护阶段

在使用阶段对飞机结构腐蚀应采用预防为主、防治结合的措施。针对腐蚀产生的原因，采取有效的措施，防止腐蚀的产生；对已产生的腐蚀，及时修理，阻止腐蚀蔓延[7]。

（1）使用阶段的腐蚀预防

在装备交付后，承制单位应配合部队开展对机务人员进行腐蚀控制理论知识培训；在装备使用维护手册、修理手册或其它外场执行文件中，明确规定与腐蚀控制相关的检查和维护保养内容；装备加改装和更换零部件及设备时，应分析对装备腐蚀控制性能的影响，正确处理相关的腐蚀控制问题。

（2）使用阶段的腐蚀维护

定期对飞机进行清洗，保持其结构表面清洁是飞机维护过程中防腐蚀的最基本要求。飞机在飞行过程中难免会在其机体表面粘附灰尘、细小金属屑以及其他腐蚀性介质等物质，这些物质吸收空气中的水分会加剧飞机结构局部环境的腐蚀。在日常维护中应仔细对飞机的易腐蚀部位进行检查，发现损伤及时修复。对于无法及时修复的防护层损伤，应使用防腐剂进行防护，避免零部件腐蚀程度的加剧。与此同时，使用维护过程中发现腐蚀问题，应及时向承制方反馈信息，推荐合理的更改建议，建立健全外场腐蚀信息反馈系统。

3　对海航飞机腐蚀控制的几点建议

3.1加强飞机腐蚀动态监控

飞机的腐蚀严重影响着海军使命任务的执行，但是飞机的腐蚀情况究竟严重到什么程度，多年来一直没有准确的定量描述。飞机的腐蚀是一个长期、缓慢的过程，要及时准确掌握每种机型、每架机的腐蚀状况，一个重要的前提是能够连续和量化地给出飞机的腐蚀数据，对飞机腐蚀进行动态监控[8]。当前，部队飞机装备的质量管理是由质控室来承担，可依托部队质控室作为底层数据采集节点构建海航系统内的飞机腐蚀动态监控系统，实现不同部队、不同机型、不同架次、不同结构的腐蚀信息的采集、处理、分析，为飞机寿命评估、腐蚀防护、新机选材等提供科学依据。

3.2加强腐蚀理论的研究

鼓励工厂、科研院所开展腐蚀问题的研究和试验，探索军机的腐蚀发展规律及损伤机理，尤其是海军专用飞机的腐蚀防护与控制技术，并将研究成果应用到飞机设计生产过程中，切实提高飞机的防腐蚀能力，确保飞机在全寿命内不发生重大腐蚀问题；不断加强性能优良、粘附力强、化学稳定性好的防护涂层漆料的开发与研究，提高表面处理和喷涂工艺。

3.3强化外场腐蚀防护措施

外场使用中，尽可能地改善飞机的总体环境与局部环境，勤通风除潮；借鉴国内外先进的防腐维修经验，将新型、实用的缓蚀剂、清洗剂等应用于飞机外场维护；加强地勤人员基础教育和机务作风建设，增强人员素质改善维护手段，提高飞机日常保养与管理能力；广泛宣传、全员参与，使每位机务工作者都能获得必要的防腐知识，建立起腐蚀危机安全与我密切相关的工作意识，避免人为原因引发的腐蚀问题。同时，让大家养成好的工作习惯，早发现、早报告、早处理，将腐蚀消灭在萌芽状态，使海军飞机向“长寿命、高可靠性、良好的可检性和维修性”方向发展。

4　结束语

面对严酷复杂的腐蚀环境，海航飞机的腐蚀防护问题不仅仅是使用阶段的腐蚀预防与维护，更是涉及装备研制设计、生产制造和使用维护等诸多环节的系统工程性问题。为此，本文在研究海航飞机腐蚀特点的基础上，有针对性地对飞机全寿命各个环节应当开展的腐蚀控制工作进行了研究，并对加强腐蚀控制工作提出了几点建议，以期对海航飞机腐蚀防护工作起到促进作用，有效保持海航飞机设计性能，进一步提高飞机的完好率、出勤率。

[1]张有红.飞机结构的腐蚀损伤及其对寿命的影响[D].西安：西北工业大学，2007.

[2]张吉琴.飞机腐蚀的类型及其防护措施[J].中国高新技术企业，2015，（21）：114-115.

[3]陶春虎，刘昌奎.舰载机的腐蚀失效及其预防[J].中国材料进展，2014，33（9-10）：623-629.

[4]黄领才，谷岸，刘慧丛，等.海洋环境下服役飞机铝合金零件腐蚀失效分析[J].北京航空航天大学学报，2008，34（10）：1217-1221.

[5]曾凡阳，刘元海，丁玉洁.海洋环境下军用飞机腐蚀及其系统控制工程[J].装备环境工程，2013，10（6）：77-81.

[6]刘元海，任三元.典型海洋大气环境当量加速试验环境谱研究[J].装备环境工程，2011，8（1）：48-52.

[7]李东帆.飞机结构的腐蚀与防护[J].装备环境工程，2016，13（1）：57-61.

[8]穆志韬，谭晓明，刘志国.海军现役飞机的腐蚀损伤失效分析及腐蚀防护[J].装备环境工程，2009，6（1）：43-48.

Research on Naval Aircraft Corrosion and Whole Life Control

WANG Ke-hong，ZHANG Lin-jia
（Aviation General Office of Naval Military Representative Agency in Guiyang，Anshun Guizhou 561000，China）

At present，the aircraft corrosion has become a serious problem faced by military and civil aircraft in the world.Aiming at the corrosion problem of naval aircraft，analyses the aircraft corrosion factors，characteristics，easy to corrosion parts and features.Then，the corrosion control methods of the aircraft whole life are studied and some suggestions are put forward to control the corrosion.

naval aircraft；corrosion；whole life control

V21

A

1672-545X（2016）10-0122-03

2016-07-20

作者信息：王克红（1990-），男，安徽阜阳人，硕士，工程师，主要研究方向：飞行器设计与工程。