英雄,你刷的什么漆?
2019-09-24一鸣
一鸣
穿上神奇的盔甲,军火大亨托尼·斯塔克摇身变为钢铁侠,拥有超强的力量、耐力、飞行特技,甚至多种便携式致命武器。裹上一袭黑披风,高帅富布鲁斯·韦恩变身蝙蝠侠,轻松在哥谭市的钢铁丛林中自由滑行……
想要成就“主角不死定律”,除了酷炫发型、土豪家底、外星超能力,还有一样必不可少,那就是能涂在盔甲、披风等装备上的“航空”涂料!
性能超强的连体战衣
顾名思义,航空涂料即为用在各种飞行器上并发挥重要作用的一类涂料。航空涂料在涂料工业市场中虽然只占有非常小的份额,却是要求最高的那一部分。由于一直处于外界环境的严苛挑战之下,且必须满足飞行过程中可能遇见的各种极端环境,所以和其他涂料比起来,航空涂料非常“特殊”。
拿普通民航客机来说,从头到脚必须得武装得严严实实才能上天——在空中飞行时,周围环境变化剧烈,因此它们所披的“战衣”必须能承受温度(-55℃~60℃)和气压(0.1~1.9个标准大气压)的剧烈变化,以及各种空气湍流的侵袭。除了温度和气压之外,环境变化带来的腐蚀作用、高强度紫外线、各种化学制剂(包括机用燃油、液压油和清洗化学品等)也时刻考验着这件“战衣”。要知道,单单是温度的剧烈变化就会极大地加快材料的老化速度,降低使用寿命。
衣服都是越轻便越好,因此,飞机外面的涂层也是越薄越好,这样才能减轻质量,不给飞机增加额外负担,以达到降低燃料消耗的目的。
另外,这件“战衣”还要尽可能好看,满足旅客的审美需求,让人们看一眼就想坐上去溜溜。
最后,为了满足流体力学的要求,这件衣服的表面必须非常光滑平整,以减少与周围大气的摩擦,达到最优的空气动力学性能,这样也能节省燃油,降低成本。
综合以上要求,你会发现这件“战衣”的功能丝毫不逊色于那些超级英雄的外壳或者披风。但是,如果这件衣服会引起皮肤过敏,就算功能再多、设计再好看也白搭。因此,在满足上述要求的同时,制造“战衣”的材料必须与机身材料相兼容。从这个角度来说,给飞机穿衣服并不像给房间墙壁刷油漆那么简单!
为了保证航空涂料的各项性能都能符合要求,飞机制造商制定了严格的规范,比如波音有BMS规范,空客有AIMS规范,我国的C919大型客机项目也有CMS规范。
在涂料成分方面,底漆通常为环氧聚氨酯类,此类底漆综合了环氧涂料的强附着力、耐磨性以及聚氨酯涂料的柔韧性、可脱再涂性;面漆多为聚氨酯类。已经退役的协和客机使用二次涂覆的环氧聚氨酯,正在服役的空客A380、波音787等客机使用特种聚氨酯涂料,其表面光泽度能保持十年不变。
民机军机有所不同
一些经常乘坐飞机的旅客能轻易分辨各航空公司的飞机,这是因为各公司的飞机都有着各自独特的涂装,让人一眼就能分辨出来。除了民机外,各国飞行表演队的飞机也是争奇斗艳,除了在飞行技巧上让人眼前一亮,其机身涂装也给观众带来了不小的视觉冲击。
对于军机来说,在选择涂料时,设计师首先关注的是实用性,比如隐身性能。虽然目前真正的肉眼隐形技术还停留在实验室阶段,但各国军机的涂装还是尽量融入背景——不求眼前隐身,但求远距离难以发现。所以,很多军机看上去“土灰土灰”的,没有个性。
尽管其貌不扬,但军用航空涂料可不简单。下面介绍两种特殊的军用航空涂料。
其一,隐身涂料。目前,所谓飞机隐形是指通过各种手段,尽量降低飞机被敌方雷达、红外辐射等探测系统发现和跟踪的可能性。其中,吸波涂料在飞机隐形功能上起到的作用仅次于飞机的外形结构。常见的飞机隐身涂料包括:雷达吸波涂料、红外吸波涂料、可见光吸波涂料、激光吸波涂料、声纳吸波涂料和多功能吸波涂料等。
近几年,纳米吸波涂料逐渐受到关注。这种涂料几乎集中了以上所有吸波涂料的优点。此外,其吸波频率高,并可以通过调节旋波参量来改善吸波特性,在提高吸波性能、扩展吸波带方面具有很大的潜能。
其二,耐高温涂料。在飞机尾部發动机喷嘴处,温度可高达上千度,除了大量使用陶瓷等无机耐高温材料外,那些隔热的耐高温涂料也不可或缺。这类耐高温涂料多为无机聚合物涂料,如云母片、氮化硅和α-氧化铝组成的陶瓷基绝热涂料,它们能承受1900℃的高温。