飞机结构的腐蚀与防护

飞机结构的腐蚀与防护

作者：王志东霍羿达马文浩

来源：《科学导报·学术》2020年第34期

摘 ;要：通过对飞机金属结构腐蚀机理和腐蚀类型的分析，本文简要介绍了控制电化学腐蚀的方法，特别是对飞机内部结构清洗和防腐中防腐剂的使用细节提出了一些建议，并提出了今后避免飞机内部结构腐蚀的一些预防措施。

关键词：飞机结构;飞机结构腐蚀;防护措施

引言

结构腐蚀是指结构材料在飞机环境影响下的劣化和破坏。国外飞机结构设计和应用的经验表明：腐蚀损伤已成为飞机结构和设备最重要的损伤形式之一：在严峻的环境中，其普遍性和复杂性造成了疲劳损伤。一步一步地，有效地防止和减轻腐蚀破坏和结构完整性的功能;为了保证设备，必须在模型开发、使用和维护中采用防腐和防腐蚀措施。

一、飞机结构腐蚀的问题

在修理过程中发现，海军飞机的结构被严重腐蚀。某型飞机主舱（铝合金）接头腐蚀严重，某型轰炸机中心翼下凸轮形部分的凹槽和中心翼工字梁下缘螺栓点腐蚀严重。这些腐蚀部件大多是机体的支撑结构，设计强度严重削弱，这将严重影响飞机的安全和寿命。配重（钢件）和平尾壁板均出现典型腐蚀。腐蚀组分在现场条件下不易发现，存在潜在危害。在修复腐蚀的过程中，耗费了大量的人力、物力和财力，这大大增加了工作量和修复成本。飞机腐蚀问题已严重影响到飞行安全和战术技术性能，这一问题必须引起高度重视。

二、飞机腐蚀环境分析

飞机在使用寿命期间，将经历各种复杂的气候环境，特别是不同地区、不同时区气候变化引起的复杂多变的腐蚀环境，如风吹、太阳辐射、雨雪覆盖和霜冻、昼夜温差等，高低空温差、压力变化等。同时，也会经历恶劣的大气环境，如工业大气、海上盐蒸气和沿海地区;此外，一些结构区域具有特殊的局部腐蚀环境，如油罐、蓄电池舱等使腐蚀和腐蚀的类型多样化和复杂化。

三、飞机结构腐蚀的原因分析

飞机结构腐蚀产生的原因是飞机和金属结构之间的电化学反应，从而消耗金属的现象。下面简要分析了飞机腐蚀的主要原因。

（一）设计缺陷

軍用飞机的早期建造主要是为了提供战术和技术性能，然而，用于飞机维修和结构完整性;特别是对飞机结构的防腐要求，没有明确的设计指标。这些飞机的防腐蚀能力很低，飞机的结构在使用中不可避免腐蚀的产生。常见的情况是，如果不考虑排水设计，致使飞机结构简单，导致积水，造成飞机结构腐蚀。绝大多数的飞机腐蚀都依赖于水的积聚。此外，在材料选择上，选择了重量轻、强度高的超硬铝材料作为最重要的支撑件，超硬铝材料为Al-Zn-mg-Cu合金。另外，与硬铝不一样是因为，添加增强锌提高了强度，但减少了腐蚀沉积。此外，超硬铝很容易产生张力集中，引起应力腐蚀。

（二）电化学反应

电化学反应是飞机腐蚀的主要原因。在结构中，是两种不同金属的连接是不可避免的。如果两种不同的金属接触，如果金属表面的涂层受损，金属接触表面之间的水分由于两种金属之间可能存在的差异而形成一个微电池，这两种金属之间会形成一个微电池，这会导致金属电化学产物的腐蚀。最典型的例子是战斗机配重处铝合金蒙皮的腐蚀。所有的飞机都有这种腐蚀。原因是平尾有一个倒转的角度，很容易收集水在翼尖罐。配重由钢制成，外壳由铝合金制成。微波电池是由配重与蒙皮结合形成的，低电位铝合金产品的电化学表面腐蚀和电化学腐蚀是飞机设计腐蚀的主要组成部分，且腐蚀面积大，程度深，损坏严重，维修费用高。

（三）化学反应

金属与非电解质或空气相互作用引起的腐蚀，就属于化学反应。其特点是腐蚀过程中没有电流，化学腐蚀最主要的形式是气体腐蚀，在高温下很容易发现。大气中含有许多腐蚀性气体，如SO2、HS、NH、HCl、CO2、CO、NO2等，对金属零件的腐蚀影响最大。如果大气中的含量超过1%，腐蚀加速了北部沿海地区战斗机机翼下表面河床孔洞周围的腐蚀，主驾驶室第二的严重腐蚀是由于机场周围许多化学装置对铝合金造成的化学腐蚀。

（四）湿热气候

驻扎在南方某岛上的歼击机机翼和平尾下表面腐蚀是由于地面高温高湿，空气中含盐量高，大气相对湿度大于65%时，在其表面形成一层956m厚的水箔物体表面的相对湿度越高，水膜越厚。水膜和氯分子在湿热空气中形成有害介质，使机身结构受到腐蚀。雷达罩表面的霉菌是由湿热空气引起的。

四、飞机结构的防腐处理和措施

（一）避免直接接触

在设计和维护中，如果不可避免地要通过电化学反应使两种金属直接接触，则应尽量避免具有较大电位差的两种金属之间的接触;防止两种金属直接接触的有效措施有：对接前零件的表面处理;摩擦件的耐磨涂层;钻后的防护漆涂层;连接件的湿切削或湿安装;密封隔离等。

（二）完善设计

飞机结构中绝大多数不能阻止的水，是通过雨水进入飞机结构的，如何防止水进入飞机内部以及如何将积水排到飞机内部，是飞机防腐蚀必须考虑的问题结构。用于现有飞机，如果设计中不考虑水密性和脱水性，则应进行水密性改造，对易积聚的部位必须进行改性排水，以有效防止积水，防止腐蚀。飞机腐蚀修复时，在保证强度和刚度的前提下，尽量不选用耐腐蚀性低的材料。

（三）腐蚀的控制

在飞机结构维修中，腐蚀是飞机结构维修中最重要、最困难的部分。严重的腐蚀直接影响到飞机结构的维修难度和耐久性，因此腐蚀控制显得尤为重要。飞机到达后，维修人员应严格按照技术文件和测试设备对飞机进行全面检查，发现腐蚀零件并共享腐蚀程度，以确定是否允许损坏（只有表面处理可以修复），可修复的损坏（表面处理后必须增加）或不可修复的损坏（更换处理）。

遇结构腐蚀，应打磨砂纸或气动工具，打磨后不得留下沟槽内，光滑表面应在允许范围内打磨;强度和表面腐蚀，每侧打磨水平至少为腐蚀深度的5-10倍，打磨后过渡平滑，然后用水砂纸打磨光滑，用测量仪器测量时，打磨深度应符合修复标准，抛光表面必须防止打磨，铝合金必须涂保护溶液，保护钢件必须涂防腐剂，镁合金必须涂亚硒酸盐溶液进行保护。保护层形成后必须严格按要求控制溶液才能重新涂漆保护表面腐蚀的进一步发展可在清洗后通过有效控制的水密和加强修复来实现，腐蚀必须及时处理，所有腐蚀部件必须按工艺去除要求。从不担心结构的强度在除锈，在不完全除锈的情况下加强和防止腐蚀，掩盖了腐蚀的发展，可能导致事故。

五、结束语

腐蚀是一种自然现象，完全腐蚀去除是不现实的。在飞机的设计、制造、使用和维护中，采取完善的腐蚀防护和控制措施，以最大限度地降低飞机背杆的腐蚀速度和腐蚀程度，降低飞机背杆的使用寿命和安全飞行。在设计和制造阶段，应根据飞机的使用条件和功能要求，采取结构和详细的防腐措施（排水孔、排水管道、通风管道等）;材料选择和表面保护以及飞机供应使用后的部件对于防腐的日常操作和维护也很重要：飞机的定期清洁、涂层维护、通风、空气干燥、腐蚀控制、腐蚀产物的移除和修理等。

参考文献