無人機集裝箱長期儲存研究

無人機是一種由許多零部件組裝起來的復雜系統，組成無人機的零部件有金屬、塑料、橡膠等不同材質。金屬材料在與周圍介質接觸的時候，會因為化學作用而遭到腐蝕，焊接、熱處理、切削等加工工藝會給無人機零件殘留熱應力、相變應力和形變應力等，這些應力會和腐蝕介質產生協同作用加速金屬構件的損壞。塑料在紫外線、臭氧等因素的刺激下會加速老化。而作為密封件里使用的橡膠的老化則會引發多種多樣的問題。橡膠在狀態良好的時候會用較高的彈性，能充分發揮提供預緊力和密封壓力的作用。但是，在鹽霧、微生物、推進劑揮發物、輻射以及高溫的影響下，橡膠會逐步老化從而失去部分彈性。這就會引起高壓容器漏氣、伺服機構漏油的現象。

美國國防部的一份調查報告表明：在庫存狀態下，由環境因素造成的武器裝備損壞或失效的比例占到60%。另外，美國空軍的研究部門曾對美國沿海基地的大量裝備做過一次產品故障調查，52%是環境效應引起的。其中由溫度引起的占40%，由振動引起的占27%，由濕度引起的占19%，其余14%則是鹽霧、沙塵、沖擊等因素引發的。因此有必要對無人機長期儲存時環境因素引起故障進行分析，進而采取相應措施。

集裝箱長期儲存環境對無人機的影響

影響無人機長期儲存主要有環境因素和生物因素，由于處于集裝箱內（非運輸狀態），雨水、砂塵、風、振動等因素基本可以忽略，主要影響因素為：低氣壓、高/低溫、溫度沖擊、濕熱、霉菌、鹽霧以及動植物等。

低氣壓

低氣壓環境可能導致無人機密封墊密封的殼體漏氣、漏液體；密封容器變形、破損或破裂；裝備因熱傳導降低而發生過熱；潤滑劑蒸發；發動機的啟動和工作不穩定；真空密封失效。電弧或電暈放電造成裝備失靈或工作不穩定等。

高溫/低溫

高溫/低溫環境可能導致無人機潤滑劑粘度變低和潤滑劑外流造成連接處潤滑能力降低；包裝材料、襯墊、密封墊、軸承和軸發生變形、咬合和失效，引起機械故障或者完整性損壞；固定電阻的阻值改變；溫度梯度不同和不同材料的膨脹不一致使電子線路的穩定性發生變化；變壓器和機電部件過熱；繼電器以及磁動或熱動裝置的吸合等。

溫度沖擊

溫度沖擊環境可能導致無人機運動部件的卡緊或松弛；不同材料的收縮或膨脹率、或誘發應變速率不同；零部件的變形或破裂；表面涂層開裂；密封艙泄漏；絕緣保護失效；快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障；靜電過量。

濕熱

濕熱環境可能導致無人機金屬氧化；表面水氣和外來附著物相互作用產生的腐蝕層；零件表面的粘結或粘附；因吸收效應產生的材料膨脹；其他性質變化，如物理強度降低、電氣絕緣和隔熱特性的改變、復合材料的分層、塑性或彈性的改變、吸濕材料性能降低、炸藥和推進劑因吸濕而性能降低、光學元件圖像傳輸質量降低、潤滑劑性能降低。凝露和游離水使電氣短路；

霉菌

霉菌環境可能導致無人機對材料的直接侵蝕，導致裝備物理性能的劣化；對材料的間接侵蝕。對電氣或電子系統，可導致電氣或電子系統的損壞；對光學系統，對光的傳播能產生負面影響，阻塞精密活動部位，使干燥表面變潮濕并伴隨性能的下降。

鹽霧

鹽霧環境可能導致無人機電化學反應導致的腐蝕；加速應力腐蝕；鹽在水中電離形成酸性或堿性溶液。鹽沉積物會導致電氣設備的損壞；產生導電的覆蓋層；絕緣材料及金屬的腐蝕。機械部件和組件的活動部分阻塞或卡死；由于電解作用而導致涂層起泡。

生物因素

集裝箱內可能存在的生物因素：螞蟻可能啃食木制零部件，導致其結構損傷；老鼠可能啃食電纜等部位的橡膠件、塑料件，導致電纜電線裸露/短路、密封失效等危害；蜂等蟲類可能在飛機內部活動，尸體、糞便、巢穴等導致多余物產生。

無人機長期儲存面臨的典型問題

按系統組成，無人機長期儲存面臨的典型問題包括：

發動機

發動機在濕熱、霉菌、鹽霧等環境下，容易發生銹蝕等問題，導致發動機發生故障、功能、性能和壽命降低，日常停放時，發動機內部有燃油充填或附著，能夠一定程度隔絕水分、霉菌和鹽霧；長期停放時，充填或附著燃油會逐步流失，導致其防腐蝕能力下降。

目前，多數發動機要求貯存前應進行油封，無人機在機庫內貯存時，發動機油封的有效期一般為3～6個月（不同發動機要求不一樣），過有效期后需重新油封，不能滿足長期貯存要求。

橡膠/塑料類零部件

輪胎、液壓軟管、燃油軟管、電線絕緣層等多為橡膠/塑料制品，儲存時會發生老化，其典型壽命為3～5年，其老化的主要影響因素為高/低溫、氧氣/臭氧和紫外線照射。橡膠/塑料制品也是極容易發生霉菌的零部件。

電子電氣設備

電子電氣類設備如飛控計算機、導航設備等，儲存時在高/低溫、溫度沖擊、濕熱、霉菌、鹽霧等環境下，可能發生故障，功能、性能降低。部分敏感電子產品還有電磁、靜電和磁敏感性，容易遭受外部電磁、靜電和磁場影響而性能降低或損壞。

運動部件

起落架、軸承、舵機、舵面轉軸等運動部件一般均采用潤滑油/潤滑脂進行潤滑、防水和防銹，潤滑油/潤滑脂長期存放時，在高/低溫等環境因素影響下，會產生流失、變質等問題，導致其潤滑和防腐蝕能力降低。

管道、油箱

分解儲存的飛機，分解后管道與大氣聯通，異物和大氣中的水分、灰塵等可能會進入到飛機管路、油箱區域，造成污染、銹蝕、密封失效等現象。油箱內的橡膠類密封件，在失去油液后會接觸氧氣，可能產生變質、非正常膨脹等問題，造成油液污染或密封失效。

鋰電池

目前普遍采用的鋰電池，由于其物理化學特性，其內部存在自放電現象，長時間保存會導致電池過放而破壞電池內部結構，減少電池壽命。高溫、強靜電、強磁場、擠壓、碰撞等可能造成蓄電池的損壞甚至燃燒、爆炸。

儀器儀表

多數機械類儀表，需要定期計量確認，保證其功能可靠，精度符合要求，一般計量周期為6個月～1年。

解決措施

針對上述對在集裝箱內長期貯存無人機的影響，主要通過設計、封存技術和檢查保養維修幾個方面進行解決：

無人機各系統設計解決

根據無人機總體的環境技術指標，在無人機各系統設計時充分考慮復雜氣候適應性，選用符合環境技術指標的材料、元器件，對電子電氣設備進行三防處理，對結構件進行表面處理等措施，并按要求進行環境試驗，確保無人機系統本體有較好的環境適應性。

根據無人機的儲存要求，減少使用影響儲存可靠性的設計方案。如減少橡膠軟管的使用，從而減少老化零部件的影響；不采用鋁電解電容，避免電解液揮發、消耗影響壽命等。

封存技術解決

采用集裝箱進行無人機長期貯存，集裝箱具有防雨雪冰雹、防砂塵、遮光、防風、防蟲防鼠等功能，因此，可避免雨雪冰雹、風砂、紫外線等因素對無人機產生不利影響。因此需著重考慮其高/低溫、濕熱、鹽霧、氧氣等的影響，可通過以下方法進行解決：

（1）控制溫度

集裝箱加裝溫度控制設備，對其內進行溫度控制，避免過高溫度、過低溫度、過大溫度沖擊造成對無人機的損害。

（2）控制濕度、鹽霧和霉菌

集裝箱加裝濕度控制設備、鹽霧過濾設備和殺菌設備，并可放置防潮砂袋，對其內進行濕度、鹽霧和霉菌控制，避免濕度不合適、過鹽霧濃度、過多霉菌造成對無人機的損害。

（3）進行油封

發動機在儲存前進行油封，拆卸的金屬件配合面進行油封。

（4）進行密封

橡膠/塑料類零部件進行遮光和氧氣隔絕。分解開的管路、接頭進行封堵，避免水分、雜物進入管道內部。

（5）清潔

可在部件貯存前對無人機內部、外部進行清潔、干燥處理，避免污物、異物附著產生腐蝕。

（6）充氮

可在油箱等密封部件甚至整個集裝箱內進行充氮，減少水分、隔絕氧氣，從而對無人機進行防護。

（7）拆卸單獨儲存

蓄電池等設備，可從無人機上拆下，放入專用包裝箱，放專用庫房儲存。

檢查保養維修解決

為保證無人機在長期貯存后，經過少量恢復工作，就能達到執行任務要求，需在貯存期內對無人機進行定期檢查，定期更換到壽的零部件，定期保養，視情維修。主要有：

（1）定期檢查，視情補充、更換潤滑油/潤滑脂。軸承更換潤滑脂時，還需進行清洗。一般6個月需要補充或更換。

（2）蓄電池需每3個月定期進行充放電維護工作，保持其活性并進行狀態監控工作。

（3）按壽命件管理要求，定期更換壽命件。

（4）發動機每6個月重新油封。

（5）每6個月～1年定期計量儀器儀表。

（6）電子電氣設備每3個月定期通電檢查。

貯存期內周期性出箱檢查頻次不大于1次/年的問題

若每年只能出箱1次進行無人機維護，主要面臨的問題為：目前有的發動機要求每6個月重新油封，油封工作需要在試車場進行。無法滿足“貯存期內周期性出箱檢查頻次不大于1次/年”的要求。

解決思路：改善集裝箱內環境，延長發動機重新油封周期至1年（待論證）。

其他裝備的解決情況

某型導彈長期貯存處置方案，其運輸存儲箱外形及主要框架結構采用1EE保溫標準集裝箱的成熟技術，使用成熟保溫隔熱及密封設計，確保箱體的保溫性能及密封防雨功能，并加裝軍用空調，控制箱內的溫度及濕度，避免高低溫、溫度沖擊及濕熱對產品的影響。具體措施如下：

側板、頂板及端板采用聚氨酯發泡形式（如圖1所示），發泡層厚度52mm，密度為45～50 kg/m3。外蒙皮為T1.6鋼板、內蒙皮為1.2鋁板。外蒙皮采用大波筋，內蒙皮采用小筋，不僅能增加側板的整體強度，更好的防止板片出現剝離現象。

底板采用粘接保溫層，如圖2所示。

運輸存儲箱加裝軍用空調（如圖3所示），設置風道，風道上裝有布風器。箱前端設有380V電源轉接板，用于對運輸周轉箱的外電接入。