飛機結構的腐蝕與防護

王志東 霍羿達 馬文浩

摘 ?要：通過對飛機金屬結構腐蝕機理和腐蝕類型的分析，本文簡要介紹了控制電化學腐蝕的方法，特別是對飛機內部結構清洗和防腐中防腐劑的使用細節提出了一些建議，并提出了今后避免飛機內部結構腐蝕的一些預防措施。

關鍵詞：飛機結構;飛機結構腐蝕;防護措施

引言

結構腐蝕是指結構材料在飛機環境影響下的劣化和破壞。國外飛機結構設計和應用的經驗表明：腐蝕損傷已成為飛機結構和設備最重要的損傷形式之一：在嚴峻的環境中，其普遍性和復雜性造成了疲勞損傷。一步一步地，有效地防止和減輕腐蝕破壞和結構完整性的功能;為了保證設備，必須在模型開發、使用和維護中采用防腐和防腐蝕措施。

一、飛機結構腐蝕的問題

在修理過程中發現，海軍飛機的結構被嚴重腐蝕。某型飛機主艙（鋁合金）接頭腐蝕嚴重，某型轟炸機中心翼下凸輪形部分的凹槽和中心翼工字梁下緣螺栓點腐蝕嚴重。這些腐蝕部件大多是機體的支撐結構，設計強度嚴重削弱，這將嚴重影響飛機的安全和壽命。配重（鋼件）和平尾壁板均出現典型腐蝕。腐蝕組分在現場條件下不易發現，存在潛在危害。在修復腐蝕的過程中，耗費了大量的人力、物力和財力，這大大增加了工作量和修復成本。飛機腐蝕問題已嚴重影響到飛行安全和戰術技術性能，這一問題必須引起高度重視。

二、飛機腐蝕環境分析

飛機在使用壽命期間，將經歷各種復雜的氣候環境，特別是不同地區、不同時區氣候變化引起的復雜多變的腐蝕環境，如風吹、太陽輻射、雨雪覆蓋和霜凍、晝夜溫差等，高低空溫差、壓力變化等。同時，也會經歷惡劣的大氣環境，如工業大氣、海上鹽蒸氣和沿海地區;此外，一些結構區域具有特殊的局部腐蝕環境，如油罐、蓄電池艙等使腐蝕和腐蝕的類型多樣化和復雜化。

三、飛機結構腐蝕的原因分析

飛機結構腐蝕產生的原因是飛機和金屬結構之間的電化學反應，從而消耗金屬的現象。下面簡要分析了飛機腐蝕的主要原因。

（一）設計缺陷

軍用飛機的早期建造主要是為了提供戰術和技術性能，然而，用于飛機維修和結構完整性;特別是對飛機結構的防腐要求，沒有明確的設計指標。這些飛機的防腐蝕能力很低，飛機的結構在使用中不可避免腐蝕的產生。常見的情況是，如果不考慮排水設計，致使飛機結構簡單，導致積水，造成飛機結構腐蝕。絕大多數的飛機腐蝕都依賴于水的積聚。此外，在材料選擇上，選擇了重量輕、強度高的超硬鋁材料作為最重要的支撐件，超硬鋁材料為Al-Zn-mg-Cu合金。另外，與硬鋁不一樣是因為，添加增強鋅提高了強度，但減少了腐蝕沉積。此外，超硬鋁很容易產生張力集中，引起應力腐蝕。

（二）電化學反應

電化學反應是飛機腐蝕的主要原因。在結構中，是兩種不同金屬的連接是不可避免的。如果兩種不同的金屬接觸，如果金屬表面的涂層受損，金屬接觸表面之間的水分由于兩種金屬之間可能存在的差異而形成一個微電池，這兩種金屬之間會形成一個微電池，這會導致金屬電化學產物的腐蝕。最典型的例子是戰斗機配重處鋁合金蒙皮的腐蝕。所有的飛機都有這種腐蝕。原因是平尾有一個倒轉的角度，很容易收集水在翼尖罐。配重由鋼制成，外殼由鋁合金制成。微波電池是由配重與蒙皮結合形成的，低電位鋁合金產品的電化學表面腐蝕和電化學腐蝕是飛機設計腐蝕的主要組成部分，且腐蝕面積大，程度深，損壞嚴重，維修費用高。

（三）化學反應

金屬與非電解質或空氣相互作用引起的腐蝕，就屬于化學反應。其特點是腐蝕過程中沒有電流，化學腐蝕最主要的形式是氣體腐蝕，在高溫下很容易發現。大氣中含有許多腐蝕性氣體，如SO2、HS、NH、HCl、CO2、CO、NO2等，對金屬零件的腐蝕影響最大。如果大氣中的含量超過1%，腐蝕加速了北部沿海地區戰斗機機翼下表面河床孔洞周圍的腐蝕，主駕駛室第二的嚴重腐蝕是由于機場周圍許多化學裝置對鋁合金造成的化學腐蝕。

（四）濕熱氣候

駐扎在南方某島上的殲擊機機翼和平尾下表面腐蝕是由于地面高溫高濕，空氣中含鹽量高，大氣相對濕度大于65%時，在其表面形成一層956m厚的水箔物體表面的相對濕度越高，水膜越厚。水膜和氯分子在濕熱空氣中形成有害介質，使機身結構受到腐蝕。雷達罩表面的霉菌是由濕熱空氣引起的。

四、飛機結構的防腐處理和措施

（一）避免直接接觸

在設計和維護中，如果不可避免地要通過電化學反應使兩種金屬直接接觸，則應盡量避免具有較大電位差的兩種金屬之間的接觸;防止兩種金屬直接接觸的有效措施有：對接前零件的表面處理;摩擦件的耐磨涂層;鉆后的防護漆涂層;連接件的濕切削或濕安裝;密封隔離等。

（二）完善設計

飛機結構中絕大多數不能阻止的水，是通過雨水進入飛機結構的，如何防止水進入飛機內部以及如何將積水排到飛機內部，是飛機防腐蝕必須考慮的問題結構。用于現有飛機，如果設計中不考慮水密性和脫水性，則應進行水密性改造，對易積聚的部位必須進行改性排水，以有效防止積水，防止腐蝕。飛機腐蝕修復時，在保證強度和剛度的前提下，盡量不選用耐腐蝕性低的材料。

（三）腐蝕的控制

在飛機結構維修中，腐蝕是飛機結構維修中最重要、最困難的部分。嚴重的腐蝕直接影響到飛機結構的維修難度和耐久性，因此腐蝕控制顯得尤為重要。飛機到達后，維修人員應嚴格按照技術文件和測試設備對飛機進行全面檢查，發現腐蝕零件并共享腐蝕程度，以確定是否允許損壞（只有表面處理可以修復），可修復的損壞（表面處理后必須增加）或不可修復的損壞（更換處理）。

遇結構腐蝕，應打磨砂紙或氣動工具，打磨后不得留下溝槽內，光滑表面應在允許范圍內打磨;強度和表面腐蝕，每側打磨水平至少為腐蝕深度的5-10倍，打磨后過渡平滑，然后用水砂紙打磨光滑，用測量儀器測量時，打磨深度應符合修復標準，拋光表面必須防止打磨，鋁合金必須涂保護溶液，保護鋼件必須涂防腐劑，鎂合金必須涂亞硒酸鹽溶液進行保護。保護層形成后必須嚴格按要求控制溶液才能重新涂漆保護表面腐蝕的進一步發展可在清洗后通過有效控制的水密和加強修復來實現，腐蝕必須及時處理，所有腐蝕部件必須按工藝去除要求。從不擔心結構的強度在除銹，在不完全除銹的情況下加強和防止腐蝕，掩蓋了腐蝕的發展，可能導致事故。

五、結束語

腐蝕是一種自然現象，完全腐蝕去除是不現實的。在飛機的設計、制造、使用和維護中，采取完善的腐蝕防護和控制措施，以最大限度地降低飛機背桿的腐蝕速度和腐蝕程度，降低飛機背桿的使用壽命和安全飛行。在設計和制造階段，應根據飛機的使用條件和功能要求，采取結構和詳細的防腐措施（排水孔、排水管道、通風管道等）;材料選擇和表面保護以及飛機供應使用后的部件對于防腐的日常操作和維護也很重要：飛機的定期清潔、涂層維護、通風、空氣干燥、腐蝕控制、腐蝕產物的移除和修理等。

參考文獻

[1] 李東帆.飛機結構的腐蝕與防護[J].裝備環境工程，2016，13（001）：57-61.

[2] 王衡，于冠龍，王巖.飛機結構的腐蝕與防護[J].科學技術創新，2019.

[3] 楊懷玉.大氣環境下飛機結構的腐蝕與防護[J].材料保護，1996，000（012）：14-16.

[4] 胡芳友，王茂才，溫景林.沿海飛機鋁合金結構件腐蝕與防護[J].腐蝕科學與防護技術，2003，15（2）：97-100.