水陆两栖飞机防腐蚀密封设计

黄静，张健

（1.结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室，荆门 448035； 2.中国特种飞行器研究所，荆门 448035）

绪论

水陆两栖飞机服役在高温、高湿、高盐雾的海洋环境，腐蚀环境极为恶劣。提高其在海洋环境（高温、高湿、高盐雾等）下的腐蚀防护能力是延长飞机使用寿命的关键。

本文将主要针对水陆两栖飞机机体结构的防腐蚀密封设计进行研究，开展全机结构腐蚀环境分区、并根据分区进行密封设计，目的是力求提升飞机的抗腐蚀性能，避免湿气和腐蚀介质等从缝隙侵入，提升飞机的使用寿命，保证飞机的使用安全性和可靠性，降低维护成本。

1 环境分区

根据水陆两栖飞机的使用环境，对全机结构进行了环境分区，环境分区见图1和表1。

表1 环境分区

图1 环境分区示意图

2 防腐蚀密封设计一般要求

防腐蚀密封设计的一般要求：

1）密封剂的涂覆不能堵塞排水通道；

2）与托板螺母配合的螺栓：口盖部位使用润滑脂进行湿装配，其余部位使用密封剂进行湿装配；

3）零件间使用橡胶垫、密封带/垫的部位不进行贴合面密封；

4）填角密封、缝隙密封不得影响周边零件的装配；

5）当填角密封搭接到零件表面的密封剂影响后续装配时，填角密封的密封剂高度与零件的顶部平齐；

6）零件之间搭接/对接产生的间隙需进行缝隙密封；

7）有相对运动的部位涂润滑脂；

8）抽钉安装后的下陷，使用密封剂填至与结构平齐后，涂与结构相同的漆层；

9）蒙皮内部的对接带板/对接长桁边缘，蒙皮开口边缘使用密封剂进行边缘密封；

10）贴合面密封胶需挤出贴合面边缘，如无密封胶挤出，需补做边缘填角密封；

11）贴合面若存在空穴、间隙、下陷、表面缺陷，使用密封剂进行预先空穴填充；

12）钛合金与钛合金之间不需要密封。

3 密封材料的选用

3.1 选用原则

密封材料的选用应根据结构密封部位的密封要求、密封结构的工作性质、密封目的、使用环境温度、密封材料活性期、使用经验及使用的广泛程度慎重加以选择，选择的材料应具有最佳综合性能。

1）应选用已在航空业正式使用或在波音、空客等飞机上正式使用的密封材料。

2）选用的密封剂应有较宽的涂敷和施工温度、湿度范围；

3）使用环境在（-60～130）℃范围内的部位，应选聚硫橡胶密封剂；使用环境在130 ℃以上的部位，应选有机硅类密封剂；

4）经常拆卸的部位应选择底粘附力的密封剂。

3.2 选用方案

密封材料选用清单见表2。

表2 密封材料

4 密封工艺

防腐蚀密封工艺形式主要包括结构密封和紧固件密封装配。其中结构装配包括贴合面密封、填角密封、缝隙密封等。紧固件密封装配包括：永久连接紧固件、可拆卸紧固件、密封铆接等。通过零件结构进行电搭接的，导电连接部位不可涂密封剂，装配后在零部件的贴合面边缘做填角密封；通过搭铁线进行电搭接的，安装后，连接搭铁线的紧固件使用密封剂封包。

4.1 结构密封

1）贴合面密封

贴合面密封是指在零件配合表面施加密封剂，是结构防腐蚀密封的主要方法，贴合面密封要求零件连接后周边有连续可见的密封剂挤出。

贴合面的工艺要求如下：

①贴合面密封剂涂敷厚度一般控制在（0.3~0.5）mm之间。对于弧形配合面一般为（0.5~0.8）mm，接头与骨架间一般为（0.8~1.0）mm。若涂过多的密封剂，装配后不能保证达到规程要求的连续胶珠；

②贴合面密封装配后应保证沿贴合面缝隙有少量密封剂连续挤出，并可修整成光滑的填角密封。在密封剂施工期内将结构安装结束后，将贴合面周缘挤压出的多余密封剂整形为小的填角密封，见图2。

图2 贴合面密封示意图

2）填角密封

填角密封是在零件贴合面边缘施加密封剂，经过整形而形成一个连续的波纹状密封剂涂层的密封类型，工艺要求如下：

①填角密封应使用保护性胶带，保证填角密封的形状与尺寸要求；

②涂完胶后，应在密封剂的使用期限内，将填角整形到要求的外形，密封剂必须与结构表面保持连续接触；

③填角密封示意图见图3，填角密封尺寸要求见表3。

表3 填角密封（缝外密封）形状及尺寸要求

图3 填角密封示意

3）缝隙密封

缝隙密封用于结构对接缝隙的填充密封，防止缝隙积水、并助结构形成良好的气动外形。

4.2 紧固件密封装配

是指在紧固件杆与孔壁之间涂上密封剂后，消除紧固件与孔壁之间缝隙。所有紧固件需要使用密封剂进行湿装配。

4.2.1 永久连接紧固件

1）干涉配合紧固件

①对于埋头紧固件，装配之前在安装孔两端或紧固件头部下涂密封剂，或用密封胶覆盖整个埋头窝；

②对于凸头紧固件，在紧固件的头下涂密封胶，或在孔周围的结构件表面涂密封胶，确保紧固件头和结构之间密封胶的挤出物连续，见图4。

图4 干涉配合紧固件安装示意图

2）间隙配合紧固件

①先在安装孔内或紧固件光杆部分（不包括螺纹区域）涂密封剂，再将紧固件插入紧固件孔内装配。如果需要使用垫片，在垫片两面再涂一层密封剂，见图5所示。安装结束时，应确保密封剂从紧固件头部周缘被连续挤出。若不连续，重复上述安装工艺；

②对于埋头紧固件，沿紧固件头部周缘被均匀挤压出来的密封剂，应该与紧固件头部或者结构表面平齐；

③对于凸头紧固件，沿紧固件头部周缘被均匀挤压出来的密封剂，不得超过紧固件头部高度的一半。

3）紧固件封包

紧固件封包处理是将紧固件端头用密封剂完全覆盖，形式见图6。

图6 螺栓封包示意图

4.2.2 可拆卸紧固件

可拆卸紧固件是指在大修周期内，维护检查过程中需要拆卸的紧固件。可拆卸紧固件可选用液态密封剂或润滑脂装配，即起到密封、防止腐蚀介质侵入，又便于维护维修时的拆装。穿过蒙皮、外部结构的可拆卸紧固件，位于类外部结构区域的内部可拆卸紧固件，以及异种材料连接的可拆卸紧固件，可按图5所示，将液态密封剂或润滑脂涂于安装孔内或螺栓、螺钉光杆部分，然后安装紧固件。

图5 紧固件安装示意图

4.2.3 密封铆接

密封铆接指在铆钉杆与铆钉孔壁之间涂上密封剂，消除铆钉与孔壁之间的细小缝隙，形式见图7。

图7 密封铆接示意

5 防腐蚀密封详细设计示例

5.1 发动机短舱前环（高温密封区）

短舱前环主要由前缘蒙皮、内蒙皮、外蒙皮、横向隔框、纵向隔板和长桁组成，示意图见图8。

图8 短舱前环结构示意图

1）贴合面密封

以下部位先涂DC-1200 OS底胶再涂90-006-2RF高温密封剂进行贴合面密封，包含但不仅限于：所有永久性贴合面。

2）填角密封

无

3）紧固件湿装配

以下紧固件涂90-006-2RF高温密封剂进行湿装配，包含但不仅限于：非活动部位紧固件。

4）紧固件封包

以下紧固件先涂DC-1200 OS底胶再涂90-006-2RF高温密封剂进行封包，包含但不仅限于：非活动部位的非铝合金紧固件。

5.2 10框-20框顶部壁板（气密区）

10-20框顶部壁板位于气密区，示意图见图9。

图9 10框-20框顶部壁板

1）贴合面密封

以下部位涂MC780-C类密封剂进行贴合面密封，包含但不仅限于：

①蒙皮与蒙皮、长桁、框、带板、天线垫片、天线连接支架、防甩冰板密封条、托板螺母连接板、连接角材接触面；

②长桁与长桁接头、角片、托板螺母连接板、天线连接支架接触面；

③框与带板、角片、角材接触面。

2）填角密封

无

3）缝隙密封

无

4）紧固件湿装配

所有紧固件（蒙皮上参与电搭接铆钉除外）MC780-C类密封剂进行湿装配。

5）紧固件封包

以下紧固件（与蒙皮连接的紧固件仅蒙皮内侧）涂MC780-B类密封剂进行封包，包含但不仅限于：

①非铝合金紧固件。

②蒙皮上参与电搭接铆钉墩头。

5.3 1框-7框单龙骨梁（水密区）

1框-7框单龙骨梁位于机头船底，属于水密区，示意图见图10。

图10 1框-7框单龙骨梁

1）贴合面密封

以下部位涂MC780-C类密封剂进行贴合面密封，包含但不仅限于：

①腹板与上缘条、下缘条、立柱、开口加强板接触面；②上缘条与上缘条连接件接触面；

③下缘条与下缘条连接件、放水阀阀体接触面。

2）填角密封

以下部位先刷涂一层MC780-A，待表面干后再涂一层MC780-B类密封剂进行填角密封，包含但不仅限于：

①腹板与上缘条、下缘条、立柱、开口加强板接触面边缘；

②上缘条与上缘条连接件接触面边缘；

③下缘条与下缘条连接件、放水阀阀体接触面边缘。

3）缝隙密封

以下部位涂MC780-B类密封剂进行缝隙密封，包含但不仅限于：无。

4）紧固件湿装配

所有紧固件涂MC780-C类密封剂进行湿装配。

5）紧固件封包

以下紧固件（与蒙皮连接的紧固件仅蒙皮内侧）涂MC780-B类密封剂进行封包，包含但不仅限于：非铝合金紧固件。

5.4 水平安定面-外侧右前缘（防腐蚀密封区）

水平安定面-外侧右前缘位于平尾，属于防腐蚀密封区，示意图见图11。

图11 水平安定面-外侧右前缘

1）贴合面密封

以下部位涂MC780-C类密封剂进行贴合面密封，包含但不仅限于：蒙皮与肋、鸟撞隔板、加强长桁、连接T型材、加强垫板、对接带板之间的贴合面；

①肋与鸟撞隔板、加强长桁、连接T型材角片、连接T型材、加强垫板、对接带板之间贴合面；

②加强角材与肋、鸟撞隔板之间的贴合面；

③T型材连接角片与长桁、连接T型材之间的贴合面；

④托板螺母与对接带板之间的贴合面；

⑤其他固定连接的零件之间的非电搭接贴合面。

2）填角密封

无。

3）缝隙密封

以下部位缝隙涂MC780-B类密封剂进行缝隙密封：蒙皮之间的对接缝隙。

4）紧固件湿装配

以下固定连接的紧固件MC780-C类密封剂进行湿装配，包含但不限于：

①蒙皮与肋、鸟撞隔板、加强长桁、连接T型材、加强垫板、对接带板之间的连接紧固件；

②肋与鸟撞隔板、加强长桁、T型材连接角片、连接T型材、加强垫板、对接带板之间的连接紧固件；

③加强角材与肋、鸟撞隔板之间的连接紧固件；

④T型材连接角片与长桁、连接T型材之间的连接紧固件；

⑤托板螺母的安装铆钉、连接螺栓；

⑥其它固定连接的紧固件。

5）紧固件封包

以下紧固件两端涂MC780-B类密封剂进行封包：

所有固定连接的非铝合金紧固件（穿透蒙皮的非铝合金紧固件，仅在内部一侧进行封包）。

5.5 机翼右12肋（油密区）

机翼右13肋位于右机翼盒段内，在油箱内部，属于油密封区，示意图见图12。

图12 机翼右13肋

1）贴合面密封

以下部位涂PR-1782 -C类密封剂进行贴合面密封，包含但不限于：

①壁板长桁连接角材与长桁之间贴合面；

②壁板长桁连接角材与肋主体之间贴合面；

③肋主体与壁板、梁之间贴合面。

2）填角密封

以下部位先刷涂一层PR-1782-A密封剂，待表面干后再涂一层PR-1782-B类密封剂进行填角密封，包含但不限于：肋主体与壁板、梁之间贴合面边缘。

3）缝隙密封

无。

4）紧固件湿装配

所有紧固件（电搭接紧固件除外）涂PR-1782-C类密封剂进行湿装配。

5）紧固件封包

穿过上下壁板及前后梁的紧固件涂PR-1782-B类密封剂进行封包；

所有非铝合金紧固件涂PR-1782-B类密封剂进行封包。

6 结语

本文规定了水陆两栖飞机结构防腐蚀密封设计要求，密封示例在每个环境分区各选取了一个组件进行详细密封，可作为工艺人员编写工艺指令和装配人员进行密封施工的依据。由于水陆两栖飞机需要在海洋环境下服役，本文是按照海洋腐蚀腐蚀环境进行密封设计，因此本文也可作为舰载机密封设计时的参考。