海洋環境下無人機腐蝕防護策略探究

李杰 卞貴學 孫祚東 杜發喜

隨著無人機技術的快速發展，軍用和民用無人機的應用場景正在不斷拓寬，已經從城市、山區、高原等環境逐步拓展到沿海、島礁等海洋環境。而海洋環境有別于城市、山區、高原等環境，它的最大特點之一就是存在嚴重的鹽霧腐蝕，并經常伴有高溫、高濕等惡劣條件。因此，無人機產品設計、使用和存儲面臨著新的挑戰。設計、使用和維修保障等單位須要采取對應的防護措施，以保障無人機長期有效地運營。

目前，無人機機載設備、發動機等產品多數采用鋁、銅、鋼等金屬材料，存在嚴重的鹽霧腐蝕隱患。無人機機體結構件使用了大量復合材料，相較于金屬材料，復合材料具有更好的耐鹽霧腐蝕特性，但也存在吸濕受潮后強度降低等問題，須要采取針對性防護措施。

腐蝕防護策略

無人機在海洋環境下作業，其腐蝕防護工作應以預防為主，主要策略包括四方面。

設計、研發和制造階段腐蝕防護策略

在無人機設計、研發、制造階段，技術人員應全面考慮耐腐蝕設計和防護措施，對選材、結構設計、表面處理與防護等方面采取措施。

首先，選材既要考慮材料的機械性能和工藝性，又要考慮材料的耐腐蝕性和經濟性，原則上優先選用復合材料等非金屬材料。鋁合金材料使用應優先選擇耐腐蝕性較好的鋁鎂、鋁硅鎂合金系列。當產品由多種金屬材料組成時，技術人員應考慮各零部件所用材料的電位序列，盡可能選擇電位差較小的金屬材料。機載產品一般允許金屬電位差小于0.25V。

第二，結構設計盡可能減少死角、棱角、焊接缺陷和縫隙，避免異種金屬相互接觸。當產品無法避免異種金屬接觸時，異種金屬之間須要添加非金屬墊片進行隔離。

第三，金屬表面處理與防護應采用金屬鍍層、無機涂層、有機涂層等典型防護層。

對于彈簧、螺釘和螺栓等受較大摩擦力的零部件，可通過電鍍等方法，使零部件表面附著一層稀有金屬鍍層。金屬鍍層應均勻致密，表面光潔，耐摩擦、耐鹽霧腐蝕性強，以有效保護底金屬。但是，稀有金屬資源少，價格昂貴，金屬表面鍍層一般選取鎘鍍層。

金屬表面使用無機涂層是指金屬零部件采用陽極氧化、化學氧化等無機涂層工藝，使金屬零部件表面生成一層致密的保護性氧化膜。氧化膜化學穩定性比較好，可起到防鹽霧腐蝕的作用，而且氧化工藝相對簡單，成本較低，金屬零部件應優先考慮此防護措施。

金屬表面有機涂層噴涂是指環氧樹脂底漆和聚氨酯面漆等有機涂層被噴涂在設備、機體結構件的表面，確保金屬部件與海洋環境隔開。一方面，有機涂層起到屏蔽保護和裝飾產品等作用；另一方面可使金屬部件免受鹽霧侵蝕。但是，涂層選用除了考慮防鹽霧腐蝕性能外，還必須考慮涂層材料的耐氧化性、耐磨性和耐熱性。

作業前期腐蝕防護策略

當無人機在海洋環境下執行任務前，機務人員應完成無人機腐蝕防護專項工作，對無人機機體結構件、發動機、機載設備實施全面徹底的清洗、密封、潤滑等防護。

機務人員應選用水基清洗劑或溶劑清洗劑等專用清洗劑，并按照使用說明，對無人機機體進行清洗防護。水基清洗劑用于無人機機體表面防腐蝕去污清洗，腐蝕損傷修理操作中的表面清洗，其他地面設備、裝備維護過程中的表面防腐蝕清洗。同時，全面系統地檢查無人機各部位的密封性，在口蓋、端口和連接處增加密封膠帶或橡膠堵頭進行密封。暴露在外表面的所有螺釘、螺栓、鉚釘等具有永久性連接功能的金屬緊固件應選用密封膠進行濕裝配，例如已經裝配好的螺釘、螺栓、鉚釘等緊固件應涂抹密封膠進行密封。內部相鄰的兩個零件邊緣或非活動緊固件邊緣的縫隙需涂抹密封膠或硬膜緩蝕劑進行密封。硬膜緩蝕劑擁有耐久型緩蝕劑的優點，主要用于無人機重點結構部位的長效腐蝕防護。它能滲入縫隙和孔，將縫隙和孔中滯留的水置換出來，當溶劑揮發后，在部件表面形成一層防護層，不僅可以減少噴涂工作量，而且無人機重量不會增加太多。

機載設備中的固定連接電子插接件需用電工絕緣膠帶包裹，然后使用密封膠進行密封；非固定連接電子插接件需用黏有電子電氣緩蝕劑的抹布擦拭。發動機高溫區等部位的緊固件可涂抹高溫潤滑劑，如寬溫潤滑劑。

副翼、尾翼的鉸鏈、舵機、插槽等部位應涂抹潤滑劑進行潤滑。

無人機及設備包裝箱應放置防銹干燥劑和VCI氣相防銹緩蝕劑，以除濕防銹。VCI氣相防銹緩蝕劑是一種粉末狀水溶性防銹材料，裝入粉末袋后，可放置于包裝箱中使用，廣泛用于汽車、電子器件、電器、精密機械、重型機械、多種金屬零部件等產品防銹。必要時，無人機及設備包裝箱可采用防銹袋進行封存，待使用時，機務人員再打開防銹袋。當任務完成后，無人機及設備入箱，再使用防銹袋重新封存。

作業期腐蝕防護策略

在海洋環境下作業期內，機務人員主要加強日常維修保養工作，采取無人機結構件沖洗、緩蝕劑涂覆、潤滑劑加注、通風排水等措施。

在作業期內，無人機應盡量減少露天停放時間，降低高溫、高鹽、高濕、強光導致的機體結構件、橡膠件、復合材料、表面涂層老化與腐蝕。如果無人機露天停放較長時間，在裝入包裝箱前，其表面須要清洗、擦洗等清潔防銹操作。無人機機體、設備涂層、金屬零部件表面的污物需及時清除，以保持無人機清潔。

無人機每次完成任務后，機務人員須檢查無人機內部邊角部位，并及時消除腐蝕源。在清潔無人機時，應保護組件的漆層和電鍍層，及時更換失效的潤滑劑。沒有涂層的固定金屬組件外部應涂抹硬膜緩蝕劑。無涂層的活動金屬組件外部應涂抹潤滑劑，受潮而變質的潤滑劑應及時更換。

固定結構件的表面需噴涂硬膜緩蝕劑進行防護。活動部件表面應涂抹相應的潤滑劑或者噴涂軟膜緩蝕劑進行防護。

當清洗機體表面時，若供水不足或者水質不能滿足清洗要求，機務人員可向機體表面噴涂溶劑清洗劑進行擦洗，尤其是機體經雨淋后，須用水清洗被淋濕和受潮的部位。

機務人員應按時打開機體上的口蓋，使用吹風機吹風，排除內部積水和潮氣。需要特別注意的是，機務人員應及時檢查排水孔口和排水裝置是否通暢，清潔排水孔以及可能隱藏污物的縫隙，經常檢查零部件及口蓋的密封膠，若發現密封膠老化脫落，應及時對零部件及口蓋進行重新密封。

容易生銹的鋼質件、螺釘、活動關節、搖臂、接頭等零部件要勤擦冼、勤涂油，以防銹蝕。

如果電子設備接頭出現腐蝕，機務人員應及時將腐蝕產物清除干凈，然后用電子電氣緩蝕劑噴涂接頭，或用抹布蘸上電子電氣緩蝕劑對腐蝕處進行擦涂，待接頭晾干后，再接上聯結線。

機務人員應及時檢查和修復無人機發生的腐蝕，及時修補發生損傷的蒙皮涂層，如果沒有充分時間修復損傷涂層，應在損傷部位涂抹硬膜緩蝕劑，把結構腐蝕的可能性降到最低程度，同時去除并清洗已發生輕微腐蝕部位的腐蝕產物，然后進行表面防護處理，恢復表面防護體系或涂抹硬膜緩蝕劑，以阻止腐蝕進一步發生。

無人機在雨天飛行后，機務人員應立即對無人機進行清洗或擦洗，自上而下清除機體外表面、蒙皮縫隙、緊固件孔周圍的積水和水跡，尤其須要清除各活動舵面與固定部位之間縫隙中的積水，然后打開口蓋，檢查并清除各設備艙內的積水和水跡，并注意疏通無人機上所有排水孔。

機務人員也應對遭遇過海霧的無人機進行維護，檢查無人機機體表面，若發現明顯鹽漬，應重點對無人機機體表面的鹽漬進行清洗或擦洗。同時，打開機艙門，檢查口蓋，對無人機機體和部件進行吹風除濕，擦凈機體結構件和各部件表面的水分，檢查無人機的銹蝕情況，及時對無人機進行防護處理。根據需要，機務人員應通電檢查儀表和機載設備的工作狀況。

無人機及設備包裝箱要視情定期更換防銹干燥劑和VCI氣相防銹緩蝕劑。

作業完成后腐蝕專項檢查與整治策略

當無人機完成海洋環境下的作業并返回基地后，機務人員應開展腐蝕專項檢查和全面徹底的防腐蝕整治。

一是盡早對無人機機體、發動機、機載設備的腐蝕狀況進行專門檢查和整治，采用拍照、錄像等方法記錄所做的工作內容及檢查結果，分析數據并存檔。根據無人機暴露出來的腐蝕防護問題，工作人員應總結腐蝕防護經驗及教訓，不斷改進防護措施。

二是建立全面完整的腐蝕損傷數據庫，為每架無人機建立全面完整的腐蝕損傷數據庫，為編制和完善無人機維修手冊提供技術支持。

結束語

無人機在海洋環境中的應用潛力巨大，有待進一步挖掘。為了確保無人機長期可靠地發揮效能，相關單位須要在無人機設計、研制階段了解海洋環境的鹽霧濃度、PH值等數據，然后根據具體條件，選用合適的材料、合理的設計和表面處理方法，提高無人機產品的初始耐腐蝕和抗老化能力。無人機在海洋環境下執行任務的前、中、后期，機務人員都應重視鹽霧腐蝕防護工作，有針對性地采取清洗、密封、潤滑、除濕、專項檢測和修復等措施，防止或延緩無人機出現腐蝕和老化。