海航飛機腐蝕及全壽命控制

王克紅，張林嘉

（海軍駐貴陽地區軍事代表辦事處航空總體辦公室，貴州安順561000）

海航飛機腐蝕及全壽命控制

王克紅，張林嘉

（海軍駐貴陽地區軍事代表辦事處航空總體辦公室，貴州安順561000）

當前，飛機腐蝕已成為世界各國軍民用飛機面臨的嚴峻問題。針對海航飛機面臨的腐蝕問題，從飛機腐蝕因素、特征、易腐蝕部位和特點進行了分析，在此基礎上重點對飛機全壽命腐蝕控制措施進行了研究，并對做好腐蝕控制提出了幾點建議。

海航飛機；腐蝕；全壽命控制

當前，飛機結構腐蝕問題已成為世界各國共同面臨的嚴峻問題。對海軍航空兵來說，飛機主要在沿海地區或艦上停放、起飛、降落、滑行等，很多時候在海洋上空執行任務，長期處于海洋大氣環境中，面臨著濕、熱、鹽霧等嚴酷的自然條件，隨著沿海地區空氣污染的不斷加劇，飛機使用環境條件十分惡劣，導致結構件表面涂層和基體材料出現不同程度的腐蝕老化現象，從而降低了飛機使用性能，對飛行安全產生了嚴重的影響。針對海航飛機面臨的腐蝕問題，文中對飛機腐蝕因素、類型特征、易腐蝕部位和特點進行了分析，在此基礎上重點對飛機全壽命腐蝕控制措施進行了研究，并對海航飛機做好腐蝕控制提出了幾點建議。

1　海航飛機腐蝕因素及特征

飛機在使用過程中，會受到不同形式的損傷，其中腐蝕就是一種較為常見的損傷形式。腐蝕是指在周圍環境因素的作用下引起材料的破壞或變質行為。對于金屬腐蝕來說，腐蝕可定義為：金屬與周圍環境（介質）之間發生化學或電化學作用而引起的破壞或變質[1-3]。

1.1海航飛機的腐蝕因素

海航飛機主要遭受潮濕、鹽霧、霉菌、酸雨、高溫等因素的侵害。在艦上停放的飛機會受到海浪濺起的海水作用，遭受海水的侵蝕；同時會受到軍艦燃料燃燒逸放和飛機排出廢氣的腐蝕；飛行中由于高低空和機內外溫差引起的冷凝水，對飛機表面也會產生腐蝕；飛機起降過程中遇到砂土、灰塵的高速沖刷、冰雹等都會破壞保護層；尤其在海洋上空復雜氣象條件下飛行更為突出。

1.2飛機腐蝕結構特征

（1）常見金屬結構件的電化學腐蝕特征

鋁合金結構件：初始階段呈現出灰白色斑點，后期有灰白色銹蝕物出現，清除銹蝕物后可見結構件有麻孔表觀，更甚者可出現層狀剝離或鼓皰外觀[4]。長期使用可發現LC4結構件易因應力集中產生腐蝕裂紋；LY12CZ則對晶間腐蝕比較敏感。

合金鋼結構件：結構件表面從初期的暗灰色逐漸演變成紅、黃褐色銹層，嚴重時可出現斑狀蝕坑、腐蝕疲勞裂紋。合金鋼的強度越高，耐蝕性能越差，對應力腐蝕越敏感。

鎂合金結構件：早期呈現出灰白色斑點，后期出現灰白色粉末狀銹蝕物，除去銹蝕物后底部有黑坑。鎂合金銹蝕一般沿陽極區深入，呈深孔交錯狀。如常用的ZM-5鎂合金對應力腐蝕敏感性較大。

（2）結構腐蝕的表觀特征

從表觀上看，受腐蝕的基體金屬材料通常會出現脫漆、鼓包、分層，腐蝕比較嚴重的部位還會出現層狀剝離及疏散現象，喪失原有光澤及材料強度與塑性，輕敲時失去清脆的金屬聲。另一方面，結構腐蝕通常起始于棱邊、孔壁、劃傷涂層或氧化膜受到破壞處、結構中雙金屬接觸處及易積水、潮濕部位。

（3）應力腐蝕的表觀特征

應力腐蝕的表觀特征是腐蝕區呈現樹枝狀龜裂和大量的二次裂紋，而其它部分則保持金屬光澤。應力腐蝕裂紋具有脆性斷裂的外貌，裂紋多為沿晶或穿晶型，斷裂處無塑性變形，斷口上有明顯的銹蝕痕跡，裂紋起源處有泥紋花樣，由結構件表面向里擴展。

1.3飛機易腐蝕部位

根據對部分現役飛機腐蝕情況的調查，飛機易腐蝕部位可歸納如圖1所示。

圖1　海航飛機易腐蝕部位歸納圖

2　海航飛機腐蝕的全壽命控制

通常，飛機的腐蝕問題主要出現在使用階段，然而從腐蝕現象和規律分析，飛機結構腐蝕的原因涉及研制設計、生產制造和使用維護的各個方面，主要影響因素概括如表1所示。為了能夠有效避免飛機使用過程中出現腐蝕問題，應加強海航飛機全壽命過程中的腐蝕控制工作[5-6]。

表1　飛機結構腐蝕的主要原因

2.1研制設計階段

研制設計階段主要包含型號論證階段、方案設計階段、工程研制階段、定型鑒定階段。

型號論證階段要進行廣泛調研和資料收集，充分考慮型號裝備的作戰使用環境、環境適應性，分析裝備腐蝕損傷故障模式及危害程度，確定裝備的腐蝕控制要求和級別，充分考慮當前腐蝕防護控制方面的科技基礎、已有技術儲備或近期可能獲得的預研成果。

方案設計階段首先要針對機體結構腐蝕防護控制目標及全壽命要求，結合飛機使用條件，編制《型號飛機腐蝕控制大綱》，并在此基礎之上，編制相關腐蝕控制文件。其次，對機體結構布局、材料選用、加工制造工藝等方面能否滿足腐蝕防護控制要求進行評估、預先驗證。最后，根據型號任務和作戰使用環境等因素，完善確定機體結構腐蝕防護控制總體技術方案。

工程研制階段是型號飛機落實腐蝕防護控制工作的關鍵階段，應重點做好以下幾個方面：（1）進一步完善腐蝕防護控制總體技術方案；（2）編制使用環境基本譜和關鍵結構環境載荷譜，確定環境譜當量關系；

（3）做好對新材料的環境適應性及腐蝕性能的試驗；評估飛機各部位對腐蝕因素影響的敏感性及使用條件，給出全機結構腐蝕危害分布圖，確定腐蝕關鍵結構部位；

（4）根據型號飛機總體設計方案，針對重要結構進行細節抗腐蝕設計，重點做好防腐密封設計、結構防/排水設計、結構抗磨設計、飛機緩蝕涂層選用等；

（5）制定腐蝕控制培訓細則，對設計、工藝、質量保證和生產操作人員進行腐蝕控制知識和技能培訓；

（6）制定生產過程腐蝕控制指南，明確與腐蝕控制有關的生產操作和檢驗人員的工作方法，在生產環節中落實腐蝕控制大綱和腐蝕控制計劃；

（7）制定腐蝕預防處理手冊，明確裝備為控制腐蝕所采取的各種預防措施，確保在制造過程中有關腐蝕控制規定得到正確執行；

（8）在設計圖樣和相關技術文件上貫徹腐蝕防護控制設計要求；

（9）綜合分析裝備整體腐蝕控制性能，進行腐蝕控制效能評估。

定型鑒定階段主要完成定型試驗大綱的編制，并進行鑒定試驗，檢查相關腐蝕控制要求的落實情況；編制飛機日常腐蝕控制維護手冊，為使用和維護人員提供腐蝕控制維護的技術工藝和方法，指導其正確開展腐蝕維護。

2.2生產制造階段

生產制造過程是實現腐蝕防護設計的關鍵環節，該階段主要開展以下工作：嚴格按照工藝文件中腐蝕控制的要求進行生產，加強現場監控、驗證、檢驗；監督工藝檢測、裝配操作過程，保證零部件的耐腐蝕性能不受損傷；加強對原材料、元器件、零部件廠商生產環境的評審，保證原材料、元器件、零部件的耐腐蝕性能符合技術要求；加強對生產操作工人和質量保證人員的腐蝕控制教育和崗位培訓；加強對外協廠家的監督審核，確保外協件符合腐蝕控制技術要求；加強產品包裝、儲存、運輸過程中的管理。

2.3使用維護階段

在使用階段對飛機結構腐蝕應采用預防為主、防治結合的措施。針對腐蝕產生的原因，采取有效的措施，防止腐蝕的產生；對已產生的腐蝕，及時修理，阻止腐蝕蔓延[7]。

（1）使用階段的腐蝕預防

在裝備交付后，承制單位應配合部隊開展對機務人員進行腐蝕控制理論知識培訓；在裝備使用維護手冊、修理手冊或其它外場執行文件中，明確規定與腐蝕控制相關的檢查和維護保養內容；裝備加改裝和更換零部件及設備時，應分析對裝備腐蝕控制性能的影響，正確處理相關的腐蝕控制問題。

（2）使用階段的腐蝕維護

定期對飛機進行清洗，保持其結構表面清潔是飛機維護過程中防腐蝕的最基本要求。飛機在飛行過程中難免會在其機體表面粘附灰塵、細小金屬屑以及其他腐蝕性介質等物質，這些物質吸收空氣中的水分會加劇飛機結構局部環境的腐蝕。在日常維護中應仔細對飛機的易腐蝕部位進行檢查，發現損傷及時修復。對于無法及時修復的防護層損傷，應使用防腐劑進行防護，避免零部件腐蝕程度的加劇。與此同時，使用維護過程中發現腐蝕問題，應及時向承制方反饋信息，推薦合理的更改建議，建立健全外場腐蝕信息反饋系統。

3　對海航飛機腐蝕控制的幾點建議

3.1加強飛機腐蝕動態監控

飛機的腐蝕嚴重影響著海軍使命任務的執行，但是飛機的腐蝕情況究竟嚴重到什么程度，多年來一直沒有準確的定量描述。飛機的腐蝕是一個長期、緩慢的過程，要及時準確掌握每種機型、每架機的腐蝕狀況，一個重要的前提是能夠連續和量化地給出飛機的腐蝕數據，對飛機腐蝕進行動態監控[8]。當前，部隊飛機裝備的質量管理是由質控室來承擔，可依托部隊質控室作為底層數據采集節點構建海航系統內的飛機腐蝕動態監控系統，實現不同部隊、不同機型、不同架次、不同結構的腐蝕信息的采集、處理、分析，為飛機壽命評估、腐蝕防護、新機選材等提供科學依據。

3.2加強腐蝕理論的研究

鼓勵工廠、科研院所開展腐蝕問題的研究和試驗，探索軍機的腐蝕發展規律及損傷機理，尤其是海軍專用飛機的腐蝕防護與控制技術，并將研究成果應用到飛機設計生產過程中，切實提高飛機的防腐蝕能力，確保飛機在全壽命內不發生重大腐蝕問題；不斷加強性能優良、粘附力強、化學穩定性好的防護涂層漆料的開發與研究，提高表面處理和噴涂工藝。

3.3強化外場腐蝕防護措施

外場使用中，盡可能地改善飛機的總體環境與局部環境，勤通風除潮；借鑒國內外先進的防腐維修經驗，將新型、實用的緩蝕劑、清洗劑等應用于飛機外場維護；加強地勤人員基礎教育和機務作風建設，增強人員素質改善維護手段，提高飛機日常保養與管理能力；廣泛宣傳、全員參與，使每位機務工作者都能獲得必要的防腐知識，建立起腐蝕危機安全與我密切相關的工作意識，避免人為原因引發的腐蝕問題。同時，讓大家養成好的工作習慣，早發現、早報告、早處理，將腐蝕消滅在萌芽狀態，使海軍飛機向“長壽命、高可靠性、良好的可檢性和維修性”方向發展。

4　結束語

面對嚴酷復雜的腐蝕環境，海航飛機的腐蝕防護問題不僅僅是使用階段的腐蝕預防與維護，更是涉及裝備研制設計、生產制造和使用維護等諸多環節的系統工程性問題。為此，本文在研究海航飛機腐蝕特點的基礎上，有針對性地對飛機全壽命各個環節應當開展的腐蝕控制工作進行了研究，并對加強腐蝕控制工作提出了幾點建議，以期對海航飛機腐蝕防護工作起到促進作用，有效保持海航飛機設計性能，進一步提高飛機的完好率、出勤率。

[1]張有紅.飛機結構的腐蝕損傷及其對壽命的影響[D].西安：西北工業大學，2007.

[2]張吉琴.飛機腐蝕的類型及其防護措施[J].中國高新技術企業，2015，（21）：114-115.

[3]陶春虎，劉昌奎.艦載機的腐蝕失效及其預防[J].中國材料進展，2014，33（9-10）：623-629.

[4]黃領才，谷岸，劉慧叢，等.海洋環境下服役飛機鋁合金零件腐蝕失效分析[J].北京航空航天大學學報，2008，34（10）：1217-1221.

[5]曾凡陽，劉元海，丁玉潔.海洋環境下軍用飛機腐蝕及其系統控制工程[J].裝備環境工程，2013，10（6）：77-81.

[6]劉元海，任三元.典型海洋大氣環境當量加速試驗環境譜研究[J].裝備環境工程，2011，8（1）：48-52.

[7]李東帆.飛機結構的腐蝕與防護[J].裝備環境工程，2016，13（1）：57-61.

[8]穆志韜，譚曉明，劉志國.海軍現役飛機的腐蝕損傷失效分析及腐蝕防護[J].裝備環境工程，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：王克紅（1990-），男，安徽阜陽人，碩士，工程師，主要研究方向：飛行器設計與工程。