飛機的腐蝕與防護

顧仁碗，張宏志

（中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089）

1 概述

飛機腐蝕是不可避免的問題，長久以來因腐蝕問題引發的飛行事故屢屢發生，不僅直接影響飛行安全，還給飛機機務維護維修工作造成了巨大的負擔，并直接導致飛機維修費用的增加和飛機壽命的縮短。在飛機維修活動中，越早發現腐蝕問題越好，這是重要且必要的——越早發現腐蝕，就能在需要進行昂貴的修理或替換部件前采取有效的補救措施。腐蝕類型是基于腐蝕損傷的外觀或者形成機理分類的，通常情況下，會同時出現多種類型的腐蝕，因而難以確定導致腐蝕的具體原因。

2 常見腐蝕的介紹

2.1 表面腐蝕

表面腐蝕是由化學劑直接侵蝕金屬引起的在金屬表面上發生的均勻腐蝕。表面腐蝕先使金屬表面發暗或蝕刻，隨著時間的推移，金屬表面會變得粗糙，并可能出現白色或灰色粉末。暴露在高溫下所引起的金屬變色或失光不屬于均勻的表面腐蝕。

2.2 電偶腐蝕

電偶腐蝕，是指2種或2種以上具有不同電位的金屬相互接觸時造成的腐蝕。當發生電偶腐蝕時，通常在金屬間的連接處會出現腐蝕現象。例如，當飛機結構的鋁蒙皮與不銹鋼加強墊板鉚接在一起時，如果存在濕氣和污染就會形成電偶對，從而發生電偶腐蝕。

2.3 點狀腐蝕

點狀腐蝕簡稱“點蝕”，是鋁合金最常出現的腐蝕情況之一，其主要特征是在金屬上產生針狀、點狀、小孔狀的現象。起初金屬表面會出現白色或灰色的粉狀顆粒，類似于灰塵的斑點。當粉狀顆粒被清除，會在表面發現微小的凹坑或小洞。點蝕也可能在其他金屬上發生。

2.4 絲狀腐蝕

絲狀腐蝕發生在涂覆有機涂層的金屬表面，它是氧濃差電池腐蝕或縫隙腐蝕的特殊形式。當發生絲狀腐蝕時，涂層下會出現蠕蟲狀的腐蝕痕跡。當空氣的相對濕度介于65%～90%之間以及表面呈輕微酸性時會發生絲狀腐蝕。由于空氣中的水蒸氣和氧氣會沿涂層擴散，所以，會使涂層出現破裂，緊固件和接縫周圍出現裂痕和裂縫，并延伸至下面的涂層。絲狀腐蝕能侵蝕鋼、鋁表面，并可能導致更嚴重的局部腐蝕。

2.5 應力腐蝕開裂

應力腐蝕開裂是在持續的拉伸應力和腐蝕的共同作用下所引起的金屬開裂，影響因素主要有合金、拉應力、腐蝕介質，而壓應力可以抑制應力腐蝕。由于應力腐蝕產生的腐蝕物覆蓋了裂紋，所以很難被發現。一般出現在承受大載荷的飛機結構部位，比如龍骨梁、桁條和機翼前后翼梁等位置。

2.6 摩擦腐蝕

所謂“摩擦腐蝕”，就是2個零件表面相互接觸，在滑動、振動和環境的共同作用下產生的腐蝕。腐蝕產生的氧化物顆粒加快了表面的磨損，使更多裸露在外的金屬表面發生腐蝕。腐蝕和磨損共同的損傷程度比單一的腐蝕大得多。摩擦腐蝕在金屬表面只呈現擦傷，但在金屬內部已出現開裂，并在開裂或粗糙凹坑處發生腐蝕。摩擦腐蝕常發生在承受大靜載的連接處，它們受振動不能密封，無法防止濕氣進入。例如，起落架的安裝和操縱系統活動面連接軸等，耳片和襯套為輕度壓配合或滑動配合，螺栓與襯套為緊配合，容易發生摩擦腐蝕。另外，機翼根部的口蓋或機翼到機身整流罩區域也容易出現摩擦腐蝕，因為該區域通常得不到有效的保護，無法密封接合表面。

2.7 晶間腐蝕

通常情況下，晶間腐蝕是沿金屬晶粒邊界發生的選擇性腐蝕，它是由大量的單個晶粒組成，每個晶粒都有明確的邊界，不同金屬內的晶粒也不同。晶界相對于晶粒中心具有更強的化學活性，呈陽極性，易發生腐蝕，當其與電解質接觸時，會迅速在晶界發生腐蝕。晶間腐蝕會引起合金破裂，損失強度，造成嚴重事故。

2.8 剝離腐蝕

剝離腐蝕是晶間腐蝕的一種特殊形式。

2.9 微生物腐蝕

通常由環境促使霉菌繁殖所產生的分泌物進而對結構產生腐蝕的稱為微生物腐蝕。粘菌、霉菌、真菌和其他生物（微觀）可生長在潮濕表面，它們一旦附著于金屬表面，表面會趨于潮濕，進而增加了腐蝕的可能性。一般情況下，飛機燃油箱微生物繁殖的主要原因是燃油、水、霉菌孢子和濕度的共同作用。

霉菌通常會在飛機燃油箱中燃油和水的分界面上繁殖，微生物交織在一起形成像網狀或球狀物，看上去很黏，顏色呈褐色或黑色。微生物的存在可能導致它們占據的區域存在不同的氧氣和電解質濃度。此外，它們分泌的有腐蝕性的污物會破壞燃油箱鋁合金結構保護層和密封膠，進而腐蝕破壞燃油箱鋁合金結構。

3 試驗機腐蝕的去除

在科研試飛工作中，試驗機防腐工作的原則是“有腐必除、除腐必盡”。所以，如果在日常機務維修活動中發現腐蝕，就應立即采取措施去除，而且必須去除徹底，以防殘余腐蝕物再次成為新的腐蝕源繼續對結構造成腐蝕。一般情況下，去除腐蝕的方法有機械法除腐和化學法除腐。在執行除腐工作時要小心，先要徹底把腐蝕去除，但不能在除腐時對飛機蒙皮或結構等造成傷害。如果緊固件周圍區域發生腐蝕，必須拆除緊固件，并檢查緊固件釘頭下和釘孔中是否有腐蝕。清除緊固件周圍區域的腐蝕時，需將緊固件拆除，否則無法阻止緊固件釘頭下的腐蝕。

4 維護預防措施

在日常工作中，試驗機型號多，各種老舊機型多，給日常機務維修中腐蝕的預防和控制工作帶來了一定的壓力。下面針對試驗機科研試飛的特點，按照腐蝕環境或腐蝕介質重點講述幾種腐蝕的預防。

4.1 大氣腐蝕

潮濕空氣是造成飛機結構腐蝕的重要因素之一。當空氣的相對濕度高于某個臨界值時，空氣中的水蒸氣會在試驗機的金屬表面凝結成一薄層吸附水膜，這種水膜都溶解有一定量的電解質和氧，為腐蝕的形成提供了條件。當前國內西北地區空氣污染較為嚴重，大氣中含有大量工業排放的腐蝕性氣體，而二氧化硫氣體正是造成試驗機發生腐蝕的最大危害物之一。當空氣中有超過體積分數為1%的二氧化硫氣體時，長期露天停放的試驗機發生腐蝕就會加劇，特別是相對濕度超過76%時腐蝕會急劇加速，同時，對鍍鋅、鍍鉻層也有相對嚴重的腐蝕。這些腐蝕物黏附在試驗機機身外表面，就會對蒙皮表面造成腐蝕。

針對大氣腐蝕，所采取的預防措施是：①定期清洗。定期清洗試驗機外表是預防試驗機表面腐蝕的最好方法，不僅要洗掉試驗機表面的污染物，還要發現輕微的腐蝕和其他可能存在的損傷。此外，水上飛機（比如蛟龍600）執行水面試飛科目，應定期按照規定清洗機體和發動機。②定期排水。在試驗機使用過程中，通水孔和排水閥可能被密封劑、污染物阻塞，會導致飛機機翼、機身底部結構局部大量積水，造成嚴重的腐蝕。因此，要定期檢查排水通道和排水閥是否處于良好狀態。以ARJ21-700飛機為例，機身下部排水閥共計15個，在日常維護工作中，應按照飛機維修手冊的要求定期進行飛機排水工作。③通風晾曬。要做好飛機防潮工作，特別是在雨、雪天氣后，應按照機務管理文件的規定對飛機進行通風晾曬，有效去除各艙內積水，同時，應打開各艙門、口蓋通風，使飛機內部的濕氣散發干凈。在機務維修活動中，要盡可能地改善飛機的總體環境和局部環境，保護防腐涂層在壽命周期內完整有效。在雨雪天氣后，應及時進行通風晾曬工作，防止濕氣、水分或其他腐蝕性介質與機體結構長期接觸，有效防止或減緩腐蝕的發生。④使用防腐劑。控制或緩解縫隙腐蝕的有效辦法是使用防腐劑，它能排除水分，并阻止水分再進入縫隙中。

4.2 沿海氣候腐蝕

試驗機經常在沿海地區執行試飛任務，而沿海地區海洋性大氣中存在高濃度的鹽霧，霉菌容易繁殖，對金屬結構，特別是對鋁合金結構有非常嚴重的腐蝕威脅。當試驗機停放在地面時，飄浮于空氣中的鹽霧可通過氣流直接進入試驗機內部，或通過沉降于試驗機外表面的霧液而流入機內，對機體和機內設備產生較多影響，比如腐蝕影響、電氣影響（由于鹽沉積引起電子設備的損壞、導電層的產生、絕緣材料和金屬的腐蝕）、物理影響（機械部件和組件的活動部分的阻塞或黏結）等。

針對沿海氣候腐蝕，所采取的預防措施是：①改善試驗機的停放環境。試驗機在沿海地區長期停放，如果有條件應停放在機庫內。②根據實際情況，對試驗機機體、機載設備以及容易發生鹽霧腐蝕的材料和部位等進行噴涂保養，對蒙皮、常卸口蓋、緊固件、起落架艙等存在縫隙和連接的部位加強密封，并使用緩蝕劑等提高試驗機抗鹽霧腐蝕性能。③及時進行試驗機關鍵部位的清潔保養，及時為容易受潮的設備涂抹潤滑脂，同時，加強對試驗機關鍵部位保護層的維護，保持其完好。④編制沿海地區試驗機維護專項防腐維護檢查卡，有針對性地對試驗機進行維護檢查。

4.3 化工介質腐蝕

飛機各種油料，航空蓄電池內酸、堿溶液，液冷設備內的冷卻液等液體灑在飛機金屬機件或保護層會產生腐蝕；油漆層遇到各種油料等液體會被溶解脫落，從而導致該部位發生腐蝕。針對化工介質腐蝕，所采取的預防措施是：①試驗機維護時，應及時清除干凈各種灑在飛機上的油料，特別像民機使用的磷酸酯液壓油LD-4。該油液具有一定的腐蝕性，如果漏到試驗機內部會造成防腐漆層氣泡脫落，從而對試驗機結構造成腐蝕。②拆、裝航空蓄電池前應檢查其是否密封良好，防止酸堿溶液溢出，同時，要加強對航空蓄電池托架的檢查清潔工作。③進行液冷設備維護時，應盡量不讓冷卻液漏到飛機內部。液冷設備工作滲漏應及時清理干凈，防止殘余物對飛機結構造成腐蝕。液冷設備內冷卻液滲漏不可避免，所以，應提高全員意識，認識到冷卻液對試驗機腐蝕的危害，一旦漏到試驗機上應及時清除干凈。

4.4 微生物腐蝕

當燃油箱內條件適宜時，細菌會在油液內大量滋生。燃油中的水為細菌滋生提供了合適的環境，而合適的溫度會加快細菌的繁殖速度。微生物在燃油內的滋生會導致燃油品質下降，在燃油中形成的暗色泥狀沉淀物會對燃油系統造成較大的影響，比如燃油供油系統故障、油箱結構腐蝕等。為了消除微生物污染對燃油系統的影響和對油箱的腐蝕，必須破壞細菌滋生環境，盡量減少燃油中的水分是控制細菌滋生速度的最有效辦法之一。

針對微生物腐蝕，所采取的預防措施是：①燃油箱內設置除水系統。ARJ21-700飛機在左右兩側油箱各安裝2臺引射泵，除了保證飛機在正常機動飛行時集油箱燃油的供應，燃油箱底部含水的燃油通過引射泵抽吸送至燃油泵吸油口處，不斷送入發動機燃燒，從而減少水分在油箱底部的積累。②燃油箱定期放沉淀排水。飛機燃油系統各放沉淀閥均安裝在油箱的最低點，所以，在機務維護時，應按該型飛機維修手冊、大綱要求定期放沉淀排水。飛機燃油中水分的下沉速度大約為0.3 m/h，為了有效排盡油箱內雜質、水分，機組應根據實際情況進行燃油放沉淀工作，并確認最終排盡油箱內的雜質和水分。③微生物檢測。長期停放的飛機更容易發生微生物腐蝕的問題，所以，《ARJ21-700飛機維修手冊》中對長期停放程序做了相關規定，即停放大于14 d進行燃油系統微生物檢測，定期對燃油系統排水。同時，根據微生物檢測報告所顯示的污染等級，確定是否需要執行殺滅微生物或去除微生物顆粒的任務。④使用微生物殺菌劑。《ARJ21-700飛機維修手冊》中長期停放程序規定，飛機停放時間超過30 d，可以加注預混過微生物殺菌劑（牌號BIOBORJFZPM5356或KATHON FP1.5）的燃油進行預防或去除微生物。

5 結束語

飛機結構腐蝕的防護和控制對試驗機科研試飛安全起著至關重要的作用。在試驗機日常維護過程中，應及時發現腐蝕并消除腐蝕產物，積極采取防護措施避免腐蝕加劇。隨著老齡化飛機的增多，各型機應嚴格執行維修大綱制定的腐蝕預防和控制措施，將腐蝕破壞的速率降到最低，從而確保科研試飛的安全。

［1］任艷萍.飛機金屬材料腐蝕防護與控制技術［M］.西安：西北工業大學出版社，2016.

［2］汪定江.軍用飛機的腐蝕與防護［M］.北京：航空工業出版社，2006.