在海洋環境條件服役的海軍飛機不同于陸基飛機，其經常遭受鹽分、飛濺海水、浪花以及持續的干/ 濕交替循環境的侵蝕。如艦載飛機時間處于高濕和高鹽霧等惡劣的海洋大氣環境中，并受大風、海霧、潮汐、海水飛濺等多環境因素的影響，使艦載飛機機體、發動機、機載設備等極易產生腐蝕，從而直接影響艦載飛機的飛行安全，顯著降低其服役期限，同時還會給機務維修工作帶來很大負擔和昂貴的維護費用。

    海洋環境下軍用飛機的腐蝕防護與控制（CPC）工作是保證飛機結構完整性的重要環節，是結構耐久性設計的重要內容，是實現飛機結構長壽命、高可靠性、低維修成本的重要保證。它涉及到材料、工藝、表面處理和防護技術、應力和變形的控制等，是一門多專業、跨學科的綜合技術。通過系統工程性腐蝕防護與控制技術研究，可以規范和指導海軍飛機抗腐蝕設計與全壽命管理，提高軍機在方案論證、結構設計、生產制造和使用維護各階段的腐蝕防護與控制水平。

    1 海洋環境下軍用飛機腐蝕特點

    海洋環境下服役飛機長時間處于空氣濕度大、溫度高、鹽霧重的環境里，海洋大氣中的含鹽粒子沉積在結構表面，產生吸濕潮解作用，使金屬表面液膜的電導增大，加上氯離子本身具有很強的侵蝕性，因而加速機體材料、典型連接結構部位、摩擦磨損部位及防護涂層系統的腐蝕或老化。

    海洋環境下軍用飛機結構腐蝕原因涉及設計、制造和使用維護/維修各個方面。首先是設計，包括結構的密封和排水，結構縫隙、溝槽、內腔，異種金屬使用和連接，表面防護體系的設計，材料的選擇，工藝的選擇，應力和變形的控制，結構的可達性，構件的具體使用環境控制等。第二是制造，它包括表面防護工藝及質量控制，密封、裝配工藝及質量控制，生產質量的控制，結構件的運輸及儲存等。第三是使用和維護、維修，它包括結構件表面的損傷情況，使用環境的影響，疏忽或對腐蝕損傷認識不足，修理和維護不當，排水系統堵塞，腐蝕維修計劃不當或措施缺乏等。

    2 腐蝕防護與控制系統工程

    基于軍用飛機服役使用環境與常見腐蝕特點及原因，因此對于海洋環境下軍用飛機的腐蝕控制工作，必須貫穿于整個型號全壽命期。軍機腐蝕防護與控制的系統工程方案如圖1所示。按照軍機研制不同階段（包括方案設計階段、工程研制階段、設計定型階段、生產階段和使用維修階段）的任務特點分別開展相關研制性和驗證性試驗，制定相應的指南、規范、手冊等指導性文件，以有效提高軍用飛機抗腐蝕損傷的固有效能，降低機體結構、系統及電子設備對環境的敏感性，提升海洋使用環境下機體結構耐久性和損傷容限品質，支持耐久性使用壽命指標的實現。

    2.1 方案設計階段

    1）針對機體結構CPC的目標、技術總則、全壽命期內的要求，結合軍用飛機結構布局、幾何構型以及使用條件（腐蝕環境、載荷環境、使用模式）等特殊性 ，編 制 了《軍 用 飛 機 腐 蝕 防 護 與 控 制 大 綱（CPCP）》。

    2）根據《軍用飛機腐蝕防護與控制大綱》要求，權衡分析結構材料的綜合性能，制定《材料選用細則與限用要求》、 《表面處理和防護體系設計要求》、 《結構防腐蝕密封、通風、防/排水設計技術要求》、 《典型零/組件腐蝕防護與控制設計要求和機載設備環境適應性技術要求》等系列文件，以規范型號全壽命期各個環節的CPC技術。

    3）通過對軍用飛機預期使用和停放海洋大氣環境的調研、衛星反演/實測和分析，初步確定基本環境（譜）的組成要素等。

    4）初步評估、分析可選用的結構材料、結構總體布局、制造工藝等對機體結構CPC要求的符合性，進行必要的權衡分析和預先驗證，對有異議選材，提出所建議的備選材料，并調整材料選用目錄。

    5）結合型號的任務功能和可預期的使用環境等因素，針對性地確定機體結構CPC的總體技術策略（包括環境特點及分析、材料腐蝕特性及選用、表面防護、通風、防/排水和防腐蝕密封設計、結構CPC設計、制造過程中的腐蝕控制、使用維護中的腐蝕控制、CPC試驗方法、飛機CPC設計的權衡分析等），形成《軍用飛機結構腐蝕防護與控制設計指南》基本稿，指導型號工程研制。

    2.2 工程研制階段工程研制階段的腐蝕防護與控制工作應主要包括：

    1）修訂、完善前一階段確定的CPC總體技術方案及《軍用飛機結構腐蝕防護與控制設計指南》。

    2）對軍用飛機擬采用的新型材料開展力學性能和設計許用值的研制性試驗，獲取新材料腐蝕行為及環境適應性規律，為設計選材提供建議。

    3）借鑒國內外的已有研究、使用經驗和技術方法，預計使用環境（要素），編制使用環境譜基本譜與關鍵結構的環境/載荷譜，確定環境譜當量關系。

    4）采用環境損傷的評級技術，建立腐蝕敏感性的評定原則，在原則基礎上對軍用飛機各結構部位分區，分析結構部位腐蝕影響因素的敏感性及使用條件，給出軍用飛機全機結構腐蝕危害分區圖，評定腐蝕關鍵部位/結構。

    5）評定、分析典型件、關鍵結構和特殊結構/機構在海洋環境下的耐久性和損傷容限特性，重點評估結構細節對腐蝕疲勞、應力腐蝕和腐蝕損傷擴展的敏感性及剩余強度特性。

    6）進行典型樣件、組合結構件、典型結構細節和特殊結構/機構在規定環境/載荷（譜）條件下的耐久性和損傷容限研制性試驗，研究、分析設計和評定結果的有效性，確認防護體系的有效性和有效期，為軍用飛機結構防護體系的設計提供依據。

    7）根據軍用飛機總體設計情況，針對重要結構（如機身、機翼、尾翼、起降裝置、發動機短艙及掛架、系統結構等）進行細節抗腐蝕設計，重點包括防腐蝕密封設計、結構防/排水設計、結構抗磨蝕設計、表面處理與有機涂層設計、緩蝕劑噴涂等，形成可直接使用或指導結構設計的《軍用飛機結構腐蝕防護與控制設計手冊》。

    8）在設計圖樣和相關技術文件上，表明腐蝕防護與控制技術要求的具體實現措施。

    2.3 設計定型階段定型階段的腐蝕防護與控制工作應主要包括：

    1）依據使用環境、應力狀態、力學與環境因素的交互/耦合效應及維修性等，進一步修正結構區域和重要結構項目，以利于使用中的腐蝕損傷監測與控制。

    2）在使用環境（含氣候、熱和化學要素及）條件下，完成全尺寸典型件、關鍵件的耐久性和損傷容限驗證試驗。

    3）編制《軍用飛機日常腐蝕維護手冊》，包括機體結構、發動機、電子設備日常清洗周期、清洗規程以及清洗后的防護措施等；4）編制《軍用飛機腐蝕控制手冊》，包括機體各結構部位腐蝕損傷檢測/監控、涂層損傷修理規程（腐蝕去除、清洗、脫漆、原位表面處理、防護體系修復）、結構性腐蝕損傷修理規程（腐蝕去除、清洗、原位表面處理、機械或復合材料修補等）和密封工藝規程、腐蝕信息數據庫及反饋等。

    5）針對軍用飛機結構特點和使用模式，開展日常使用維護及腐蝕損傷結構的安全修理技術（包括維修產品優選或改進）方法研究。

    6）制定腐蝕防護與控制技術培訓計劃和細則，按細則要求對有關設計、工藝、質量保證和生產操作人員進行腐蝕防護與控制基本知識和技能培訓。

    2.4 生產階段生產制造中的腐蝕防護與控制，是提高機體對海洋環境固有適應能力的重要措施，期間應開展以下工作：

    1）制定、規范生產制造中的腐蝕防護與控制工藝要求與措施，監控、驗證零部件的制造工藝，尤其是新工藝對CPC技術要求的符合性。

    2）制定成品件和外協件的腐蝕防護與控制要求，確認運輸、儲存等生產環節對CPC要求的符合性。

    3）領先對直接參與生產制造和采購人員進行CPC的技術專項培訓。

    4）生產制造中，應預先制定針對零部件CPC的質量保證體系或專用條款。

    2.5 使用維修階段使用維護是保持、恢復機體固有耐蝕性，減緩腐蝕的發生和發展，實現機體全壽命期內CPC的重要保證，此階段的CPC工作主要任務是：

    1）針對使用環境、載荷環境和結構區域，研究、制定使用維護中的腐蝕防護與控制大綱。

    2）針對使用環境、載荷環境和結構區域，制定針對性的腐蝕損傷監控/檢查計劃，確定有效、可靠的檢查要求與技術方法。

    3）針對結構區域和重要結構項目，確定腐蝕損傷等級診斷準則，完成腐蝕等級的邏輯診斷和腐蝕損傷結構的評估分析。

    4）遵循結構耐久性和損傷容限設計思想，研究、制定腐蝕損傷結構安全維修的技術要求，修理容限/修理等級及相應的評估分析方法。

    5）將維護產品優選、修理方法研究成果納入維護手冊和腐蝕控制手冊，形成工程實用的《軍用飛機日常腐蝕維護手冊》（修訂稿）和《軍用飛機腐蝕控制手冊》（修訂稿）。

    6）建立使用中的腐蝕損傷背景數據/資料的反饋體系，編制機隊及典型結構腐蝕損傷反饋信息報告，并對反饋信息進行綜合分析，提出結構CPC設計改進意見，進一步修正使用維護大綱/手冊。

    3 腐蝕環境試驗根據規范和結構完整性設計要求，在軍用飛機研制中，應以典型樣件、構件、組合件、連接件、特殊結構件為樣本，完成海洋使用環境下的研制性試驗和驗證性試驗，以此完善軍用飛機腐蝕防護與控制技術及規范，主要包括以下內容。

    1）軍用飛機加速試驗環境譜有效性分析驗證。針對我國軍用飛機的預期使用環境，編制試驗室加速試驗環境譜，并與國外典型加速試驗環境譜進行對比分析；或以典型材料樣件、結構件為樣本，開展海洋大氣環境暴露試驗和實驗室加速腐蝕試驗，通過比對分析建立合理的當量關系，用于軍用飛機結構耐久性評定分析與各類加速腐蝕環境試驗。

    2）新型結構/材料（金屬/非金屬）耐蝕性能評定試驗。針對軍用飛機可選用的鋁合金、結構鋼、鈦合金和先進復合材料，進行典型樣件的耐蝕性能測試試驗（必要時，繪制C-T曲線），以及預腐蝕后材質性能的退化效應，支持結構設計中材料的優選與評估分析。

    3）典型/先進防護體系優選與涂裝工藝驗證試驗。針對軍用飛機不同結構部位/區域的局部環境，通過實驗室的加速腐蝕環境試驗，檢查、驗證所選用的表面處理技術和有機涂層體系的有效性與有效期。

    4）典型結構防腐蝕密封材料優選與施工工藝驗證試驗。針對結構設計中可選用的鋁合金基體密封形式、工藝，開展密封（裝配）設計，并在腐蝕試驗條件下，檢驗、評定密封設計的有效性/期。

    5）典型/特殊結構抗腐蝕細節耐蝕性研制試驗。針對軍用飛機特殊結構的使用環境和腐蝕損傷特點，開展特殊結構/機構研制性環境/載荷試驗，包括摩擦副材料腐蝕環境下性能評估、防磨蝕技術及用品的應用研究等，為抗腐蝕細節設計提供試驗依據。

    6）關鍵結構模擬件環境適應性驗證試驗。在模擬使用環境/載荷譜的條件下，進行疲勞關鍵結構、腐蝕關鍵結構和/或飛行關鍵結構環境適應性驗證試驗，檢驗、考核腐蝕敏感性；評估、確認結構的CPC品質，支持機體CPC技術體系的構建和腐蝕環境下結構日歷壽命體系評定。

    7）典型全尺寸結構件環境適應性驗證試驗。

    根據環境嚴酷性分區，在加速試驗環境譜下，進行典型全尺寸結構模擬件的環境適應性驗證試驗。檢驗腐蝕敏感性及其影響，支持機體CPC技術體系的構建和腐蝕環境下結構日歷壽命體系評定。

    4 結語

    海洋環境下軍用飛機的腐蝕環境嚴酷而復雜，軍機的腐蝕防護與控制不僅僅是在維護與維修階段對腐蝕排除，更不是簡單的去腐蝕或無足輕重的問題，而是涉及到方案論證、設計、生產制造、使用維護與修理等諸多環節的系統工程性問題。為此，要求深入研究我國軍用飛機的腐蝕環境特點，尤其是軍機結構和環境因素特點，充分借鑒國外軍用飛機在腐蝕控制方面的先進經驗和我國在軍機研制、生產和使用中積累的經驗與教訓，針對性地開展各技術環節的技術與腐蝕試驗工作，建立完善的腐蝕防護與控制技術規范，并采取嚴格的管理制度，強制貫徹執行，確保我國軍用飛機腐蝕控制技術達到國際先進水平。

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責任編輯：王元

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