海洋环境下无人机腐蚀防护策略探究

李杰 卞贵学 孙祚东 杜发喜

随着无人机技术的快速发展，军用和民用无人机的应用场景正在不断拓宽，已经从城市、山区、高原等环境逐步拓展到沿海、岛礁等海洋环境。而海洋环境有别于城市、山区、高原等环境，它的最大特点之一就是存在严重的盐雾腐蚀，并经常伴有高温、高湿等恶劣条件。因此，无人机产品设计、使用和存储面临着新的挑战。设计、使用和维修保障等单位须要采取对应的防护措施，以保障无人机长期有效地运营。

目前，无人机机载设备、发动机等产品多数采用铝、铜、钢等金属材料，存在严重的盐雾腐蚀隐患。无人机机体结构件使用了大量复合材料，相较于金属材料，复合材料具有更好的耐盐雾腐蚀特性，但也存在吸湿受潮后强度降低等问题，须要采取针对性防护措施。

腐蚀防护策略

无人机在海洋环境下作业，其腐蚀防护工作应以预防为主，主要策略包括四方面。

设计、研发和制造阶段腐蚀防护策略

在无人机设计、研发、制造阶段，技术人员应全面考虑耐腐蚀设计和防护措施，对选材、结构设计、表面处理与防护等方面采取措施。

首先，选材既要考虑材料的机械性能和工艺性，又要考虑材料的耐腐蚀性和经济性，原则上优先选用复合材料等非金属材料。铝合金材料使用应优先选择耐腐蚀性较好的铝镁、铝硅镁合金系列。当产品由多种金属材料组成时，技术人员应考虑各零部件所用材料的电位序列，尽可能选择电位差较小的金属材料。机载产品一般允许金属电位差小于0.25V。

第二，结构设计尽可能减少死角、棱角、焊接缺陷和缝隙，避免异种金属相互接触。当产品无法避免异种金属接触时，异种金属之间须要添加非金属垫片进行隔离。

第三，金属表面处理与防护应采用金属镀层、无机涂层、有机涂层等典型防护层。

对于弹簧、螺钉和螺栓等受较大摩擦力的零部件，可通过电镀等方法，使零部件表面附着一层稀有金属镀层。金属镀层应均匀致密，表面光洁，耐摩擦、耐盐雾腐蚀性强，以有效保护底金属。但是，稀有金属资源少，价格昂贵，金属表面镀层一般选取镉镀层。

金属表面使用无机涂层是指金属零部件采用阳极氧化、化学氧化等无机涂层工艺，使金属零部件表面生成一层致密的保护性氧化膜。氧化膜化学稳定性比较好，可起到防盐雾腐蚀的作用，而且氧化工艺相对简单，成本较低，金屬零部件应优先考虑此防护措施。

金属表面有机涂层喷涂是指环氧树脂底漆和聚氨酯面漆等有机涂层被喷涂在设备、机体结构件的表面，确保金属部件与海洋环境隔开。一方面，有机涂层起到屏蔽保护和装饰产品等作用；另一方面可使金属部件免受盐雾侵蚀。但是，涂层选用除了考虑防盐雾腐蚀性能外，还必须考虑涂层材料的耐氧化性、耐磨性和耐热性。

作业前期腐蚀防护策略

当无人机在海洋环境下执行任务前，机务人员应完成无人机腐蚀防护专项工作，对无人机机体结构件、发动机、机载设备实施全面彻底的清洗、密封、润滑等防护。

机务人员应选用水基清洗剂或溶剂清洗剂等专用清洗剂，并按照使用说明，对无人机机体进行清洗防护。水基清洗剂用于无人机机体表面防腐蚀去污清洗，腐蚀损伤修理操作中的表面清洗，其他地面设备、装备维护过程中的表面防腐蚀清洗。同时，全面系统地检查无人机各部位的密封性，在口盖、端口和连接处增加密封胶带或橡胶堵头进行密封。暴露在外表面的所有螺钉、螺栓、铆钉等具有永久性连接功能的金属紧固件应选用密封胶进行湿装配，例如已经装配好的螺钉、螺栓、铆钉等紧固件应涂抹密封胶进行密封。内部相邻的两个零件边缘或非活动紧固件边缘的缝隙需涂抹密封胶或硬膜缓蚀剂进行密封。硬膜缓蚀剂拥有耐久型缓蚀剂的优点，主要用于无人机重点结构部位的长效腐蚀防护。它能渗入缝隙和孔，将缝隙和孔中滞留的水置换出来，当溶剂挥发后，在部件表面形成一层防护层，不仅可以减少喷涂工作量，而且无人机重量不会增加太多。

机载设备中的固定连接电子插接件需用电工绝缘胶带包裹，然后使用密封胶进行密封；非固定连接电子插接件需用黏有电子电气缓蚀剂的抹布擦拭。发动机高温区等部位的紧固件可涂抹高温润滑剂，如宽温润滑剂。

副翼、尾翼的铰链、舵机、插槽等部位应涂抹润滑剂进行润滑。

无人机及设备包装箱应放置防锈干燥剂和VCI气相防锈缓蚀剂，以除湿防锈。VCI气相防锈缓蚀剂是一种粉末状水溶性防锈材料，装入粉末袋后，可放置于包装箱中使用，广泛用于汽车、电子器件、电器、精密机械、重型机械、多种金属零部件等产品防锈。必要时，无人机及设备包装箱可采用防锈袋进行封存，待使用时，机务人员再打开防锈袋。当任务完成后，无人机及设备入箱，再使用防锈袋重新封存。

作业期腐蚀防护策略

在海洋环境下作业期内，机务人员主要加强日常维修保养工作，采取无人机结构件冲洗、缓蚀剂涂覆、润滑剂加注、通风排水等措施。

在作业期内，无人机应尽量减少露天停放时间，降低高温、高盐、高湿、强光导致的机体结构件、橡胶件、复合材料、表面涂层老化与腐蚀。如果无人机露天停放较长时间，在装入包装箱前，其表面须要清洗、擦洗等清洁防锈操作。无人机机体、设备涂层、金属零部件表面的污物需及时清除，以保持无人机清洁。

无人机每次完成任务后，机务人员须检查无人机内部边角部位，并及时消除腐蚀源。在清洁无人机时，应保护组件的漆层和电镀层，及时更换失效的润滑剂。没有涂层的固定金属组件外部应涂抹硬膜缓蚀剂。无涂层的活动金属组件外部应涂抹润滑剂，受潮而变质的润滑剂应及时更换。

固定结构件的表面需喷涂硬膜缓蚀剂进行防护。活动部件表面应涂抹相应的润滑剂或者喷涂软膜缓蚀剂进行防护。

当清洗机体表面时，若供水不足或者水质不能满足清洗要求，机务人员可向机体表面喷涂溶剂清洗剂进行擦洗，尤其是机体经雨淋后，须用水清洗被淋湿和受潮的部位。

机务人员应按时打开机体上的口盖，使用吹风机吹风，排除内部积水和潮气。需要特别注意的是，机务人员应及时检查排水孔口和排水装置是否通畅，清洁排水孔以及可能隐藏污物的缝隙，经常检查零部件及口盖的密封胶，若发现密封胶老化脱落，应及时对零部件及口盖进行重新密封。

容易生锈的钢质件、螺钉、活动关节、摇臂、接头等零部件要勤擦冼、勤涂油，以防锈蚀。

如果电子设备接头出现腐蚀，机务人员应及时将腐蚀产物清除干净，然后用电子电气缓蚀剂喷涂接头，或用抹布蘸上电子电气缓蚀剂对腐蚀处进行擦涂，待接头晾干后，再接上联结线。

机务人员应及时检查和修复无人机发生的腐蚀，及时修补发生损伤的蒙皮涂层，如果没有充分时间修复损伤涂层，应在损伤部位涂抹硬膜缓蚀剂，把结构腐蚀的可能性降到最低程度，同时去除并清洗已发生轻微腐蚀部位的腐蚀产物，然后进行表面防护处理，恢复表面防护体系或涂抹硬膜缓蚀剂，以阻止腐蚀进一步发生。

无人机在雨天飞行后，机务人员应立即对无人机进行清洗或擦洗，自上而下清除机体外表面、蒙皮缝隙、紧固件孔周围的积水和水迹，尤其须要清除各活动舵面与固定部位之间缝隙中的积水，然后打开口盖，检查并清除各设备舱内的积水和水迹，并注意疏通无人机上所有排水孔。

机务人员也应对遭遇过海雾的无人机进行维护，检查无人机机体表面，若发现明显盐渍，应重点对无人机机体表面的盐渍进行清洗或擦洗。同时，打开机舱门，检查口盖，对无人机机体和部件进行吹风除湿，擦净机体结构件和各部件表面的水分，检查无人机的锈蚀情况，及时对无人机进行防护处理。根据需要，机务人员应通电检查仪表和机载设备的工作状况。

无人机及设备包装箱要视情定期更换防锈干燥剂和VCI气相防锈缓蚀剂。

作业完成后腐蚀专項检查与整治策略

当无人机完成海洋环境下的作业并返回基地后，机务人员应开展腐蚀专项检查和全面彻底的防腐蚀整治。

一是尽早对无人机机体、发动机、机载设备的腐蚀状况进行专门检查和整治，采用拍照、录像等方法记录所做的工作内容及检查结果，分析数据并存档。根据无人机暴露出来的腐蚀防护问题，工作人员应总结腐蚀防护经验及教训，不断改进防护措施。

二是建立全面完整的腐蚀损伤数据库，为每架无人机建立全面完整的腐蚀损伤数据库，为编制和完善无人机维修手册提供技术支持。

结束语

无人机在海洋环境中的应用潜力巨大，有待进一步挖掘。为了确保无人机长期可靠地发挥效能，相关单位须要在无人机设计、研制阶段了解海洋环境的盐雾浓度、PH值等数据，然后根据具体条件，选用合适的材料、合理的设计和表面处理方法，提高无人机产品的初始耐腐蚀和抗老化能力。无人机在海洋环境下执行任务的前、中、后期，机务人员都应重视盐雾腐蚀防护工作，有针对性地采取清洗、密封、润滑、除湿、专项检测和修复等措施，防止或延缓无人机出现腐蚀和老化。