航空航天工業(yè)是世界上對(duì)技術(shù)要求最苛刻的行業(yè)之一。航空航天工業(yè)零部件的制造受到許多因素的限制，發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)研發(fā)及制造，面臨著溫度、壓力、過(guò)載等一系列嚴(yán)峻問(wèn)題，只有最為先進(jìn)的材料，最為合適的加工方法，科學(xué)的設(shè)計(jì)，合理的使用維護(hù)，才能解決這些難題。

    20 世紀(jì)后 40 年，人類(lèi)世界在航空航天諸領(lǐng)域發(fā)展的過(guò)程中經(jīng)歷了多次災(zāi)害，這些災(zāi)害雖然部分是因人為決策失誤、違章違紀(jì)操作或因不可抗拒的自然災(zāi)害造成的，但其中也有很多是由于材料腐蝕造成的，其危害之大，震驚世人。

    1、史上第一架?chē)姎馐娇蜋C(jī)—DH-106 彗星

    1952 年，英國(guó)哈維蘭公司發(fā)明了史上第一架?chē)姎馐娇蜋C(jī)—DH-106 彗星（comet）。20 個(gè)月后，17 架客機(jī)中的 9 架被英國(guó)海外航空公司使用。1954 年 1 月 10 日，上午 10 點(diǎn)，781 號(hào)班機(jī)已經(jīng)做好檢查，準(zhǔn)備從羅馬橫跨地中海飛往倫敦。

    10:31,781 號(hào)班機(jī)從羅馬升空了。10:51，這架彗星客機(jī)解體了。 經(jīng)由英國(guó)官方研究發(fā)現(xiàn)， 由于飛機(jī)內(nèi)部有加壓空氣的系統(tǒng)，導(dǎo)致飛機(jī)鋁制蒙皮的金屬疲勞，并于飛機(jī)的天窗（用以發(fā)射無(wú)線電）的鉚釘處裂開(kāi)，導(dǎo)致飛機(jī)解體，彗星客機(jī)也就退出了歷史的舞臺(tái)。

    2、“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī) 73 秒發(fā)生爆炸

    20 世紀(jì) 60 年美國(guó)登月成功，可是一次次的發(fā)射，代價(jià)過(guò)于高昂，引發(fā)了一個(gè)新思維的出現(xiàn)，是否可研制一種航天器既能像火箭那樣沖向太空，也能像飛船那樣在軌道上運(yùn)行，還能象飛機(jī)那樣在大氣里滑行并自行安全返回地球，多次反復(fù)使用。這就是“航天飛機(jī)”，而且還采用波音 -747 背著航天飛機(jī)至高空發(fā)射，這是航天發(fā)展史上一個(gè)里程碑。但是，腐蝕問(wèn)題毀了這個(gè)發(fā)明。由于固體助推火箭節(jié)間起密封作用的 O 型橡膠圈，經(jīng)不住發(fā)射地嚴(yán)寒冬天的環(huán)境作用，提前老化（彈塑性降低），失去密封作用，主機(jī)點(diǎn)火，火苗竄入、超前點(diǎn)燃火箭，1986 年 1 月 28 日“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)起飛73 秒發(fā)生爆炸；為了橡膠圈能經(jīng)受?chē)?yán)冬環(huán)境，改進(jìn)了設(shè)計(jì)，增加了保溫套，沒(méi)有想到的是起飛時(shí)海綿保溫套掉塊，擊破左機(jī)翼前緣高溫防護(hù)用的防熱瓦，2003 年 2 月 16 日“哥倫比亞”號(hào)返航時(shí)高溫防護(hù)層失效處的機(jī)翼在高溫下瞬間熔化引發(fā)爆炸。這兩次空難犧牲 14 位宇航員。這兩次事故作為導(dǎo)火線，結(jié)束了美國(guó)為期 30 年投資 2000 億美元的航天飛機(jī)時(shí)代。

    俄羅斯成為唯一擁有能往返于地面和國(guó)際空間站的載人宇宙飛船的國(guó)家。從這一件事情可以看出，在服役環(huán)境作用下，發(fā)生的腐蝕、老化，如果預(yù)防與控制不了，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失、浪費(fèi)資源和能源、阻礙技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展、增加環(huán)境污染、影響人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展。

    3、F-111 在基地上空進(jìn)行武器拋投訓(xùn)練飛行時(shí)墜毀

    1969 年12 月 22 日，編號(hào)第 94 號(hào)的 F-111 在基 地 上 空 進(jìn)行 武 器 拋 投（ W e a p o n sDelivery） 訓(xùn)練 飛 行 時(shí) 墜毀，當(dāng)時(shí)飛機(jī)是 低 空 飛 越一仿真目標(biāo)后， 以3.5g （±0.5g） 拉起時(shí)， 左翼掉落， 飛機(jī)墜毀，兩名飛行員當(dāng)場(chǎng)喪生，飛機(jī)殘骸中連接機(jī)身和左機(jī)翼的樞紐接頭（Wing Pivot Fitting）從中間斷裂成內(nèi)、外兩半，內(nèi)半塊遺留于機(jī)身上，外半塊則與機(jī)翼相連。檢查殘骸的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)樞紐接頭下緣有個(gè)制造過(guò)程遺留的半橢圓形疲勞初始裂紋瑕疵，寬約一英，深度幾乎穿透厚度，因此初始裂紋經(jīng)過(guò)短時(shí)間后，就成長(zhǎng)到使接頭強(qiáng)制破壞的臨界長(zhǎng)度。

    4、美國(guó)空軍服役的 F-5 型戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋

    1970 年前后進(jìn)入美國(guó)空軍服役的 F-5 型戰(zhàn)斗機(jī)，因前機(jī)身上縱梁使用材料為對(duì)應(yīng)力腐蝕甚為敏感的7075-T6鋁合金，致在服役相當(dāng)時(shí)間后發(fā)生了應(yīng)力腐蝕裂紋，美國(guó)空軍不得不在 1990 年代中期進(jìn)行全機(jī)隊(duì)結(jié)構(gòu)返廠修改，更換改變熱處理而提升抗腐蝕能力的 7075-T73 新制上縱梁。

    5、臺(tái)灣民航客機(jī) B-737 空中失事

    1981 年 8 月 22 日我國(guó)臺(tái)灣民航客機(jī) B-737 空中失事，八個(gè)月后查明是該機(jī)經(jīng)常運(yùn)輸活魚(yú)海鮮，機(jī)身下部高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)件多處發(fā)生嚴(yán)重的晶間腐蝕、剝蝕，出現(xiàn)裂紋和孔洞，在空中增壓時(shí)產(chǎn)生急速破裂，引發(fā)爆破解體，導(dǎo)致機(jī)毀人亡。

    6、日本航空公司的 DC-8 客機(jī)著陸時(shí)高壓氣瓶?jī)?nèi)壁爆破

    1982 年 9 月 17 日，一架日本航空公司的 DC-8 客機(jī)在上海機(jī)場(chǎng)著陸時(shí)，沖出跑道，造成幾十人受傷，事后查明是緊急剎車(chē)用的高壓氣瓶?jī)?nèi)壁應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂而爆破，損壞了液壓系統(tǒng)及部分附件，致使正常剎車(chē)和應(yīng)急剎車(chē)系統(tǒng)全部失效而釀成事故。

    7、1985 年 8 月 12 日波音 747 墜毀

    1985 年 8 月 12 日，波音 747，搭載 509 名乘客及 15 名機(jī)組員，從日本東京的羽田機(jī)場(chǎng)，預(yù)定飛往大阪伊丹機(jī)場(chǎng)。

    飛機(jī)因維修不當(dāng)造成飛行時(shí)尾部壓力罩破裂，發(fā)生爆炸性減壓并失去液壓操縱，飛機(jī)在群馬縣御巢鷹山區(qū)附近的高天原山墜毀。此次空難事件是世界上涉及到單一架次飛機(jī)的空難中，死傷最慘重的。

    8、美國(guó)阿羅哈航空公司一架波音 737 客機(jī)前機(jī)身蒙皮因力腐應(yīng)蝕裂在飛行中脫落

    航空史上最著名的應(yīng)力腐蝕裂紋飛行安全事件，是發(fā)生于 1988 年 4 月 28 日的美國(guó)阿羅哈（Aloha）航空公司，一架波音 737-200 機(jī)身前段大片上蒙皮于飛行途中脫落，幸賴(lài)駕駛員的技術(shù)高超而平安落地。飛機(jī)失事前，已累積了 35,496飛行小時(shí)，89,680 次起降。

    波音 737 飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)服役壽命（economicservicelife）為20 年，51,000 飛行小時(shí)和 75,000 次的艙壓周期。根據(jù)阿航的飛航記錄，大約每 1 飛行小時(shí)會(huì)發(fā)生 3 次的艙壓周期，而波音的經(jīng)濟(jì)壽命預(yù)測(cè)， 是根據(jù)每1飛行小時(shí)1.5次的艙壓周期，因此阿航的艙壓累積周期數(shù)是波音預(yù)測(cè)的兩倍，而在加艙壓的機(jī)身內(nèi)，艙壓周期是造成疲勞裂紋的最主要因素。失事后的調(diào)查結(jié)果也發(fā)現(xiàn)機(jī)身上下蒙皮迭接處多顆鉚釘孔邊，早已各自存在著相當(dāng)長(zhǎng)度的應(yīng)力腐蝕裂紋，這些裂紋在失事時(shí)的艙壓作用下串連成一條長(zhǎng)長(zhǎng)的裂紋，毫無(wú)阻力地繼續(xù)向前延伸，引起艙內(nèi)失控的泄壓，造成蒙皮撕裂而飛脫。

    9、九十年代末，我國(guó)的一架飛機(jī)發(fā)生較為典型的氫脆斷裂

    二十多年前，我國(guó)有一架飛機(jī)組裝發(fā)動(dòng)機(jī)之前，發(fā)現(xiàn)前后機(jī)身對(duì)接框有條裂紋，還沒(méi)有交付部隊(duì)還沒(méi)有飛行，怎么會(huì)有裂紋呢？人們十分不解，再檢查，發(fā)現(xiàn)還不止一架飛機(jī)有類(lèi)似的裂紋，經(jīng)過(guò)組織專(zhuān)家認(rèn)真分析最后才判斷是在制造過(guò)程中的問(wèn)題，這個(gè)框架是高強(qiáng)度鋼 18Mn2CrMoBA 所制，其制作過(guò)程：下料——冷沖成型——熱校型——450℃回火——冷校型——鍍鋅。 但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中， 往往進(jìn)行多次鍍鋅，而且冷校型后的鍍鋅會(huì)加重吸氫效應(yīng)，于是“冷敲加多次鍍鋅”的除氫不徹底，每次氫量的累加，發(fā)生“氫遲后破壞”，這是較為典型的氫脆斷裂，按照這種工藝生產(chǎn)的飛機(jī)不得不停飛，返廠將 20 框架拆裝，才恢復(fù)使用。

    10、“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)返航途中解體

    “哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)是美國(guó)資格最老的航天飛機(jī)。

    2003 年 2 月 1 日，“哥倫比亞”號(hào)在完成為期 16 天的科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，在返航途中解體，7 名宇航員喪生。

    經(jīng)過(guò)數(shù)月調(diào)查，美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)事故獨(dú)立調(diào)查小組 8 月 26 日公布了關(guān)于航天飛機(jī)失事原因的最終報(bào)告。

    報(bào)告指出，是美國(guó)國(guó)家航天局長(zhǎng)期以來(lái)在安全問(wèn)題上的放松和疏忽導(dǎo)致了這起悲劇的發(fā)生。報(bào)告說(shuō)，導(dǎo)致“哥倫比亞”號(hào)事故的技術(shù)原因，是這架航天飛機(jī)發(fā)射升空 81.7 秒后，外部燃料箱表面脫落一塊泡沫材料，撞擊到航天飛機(jī)左翼前緣的熱保護(hù)系統(tǒng)，形成了裂孔。航天飛機(jī)重返大氣層時(shí)，超高溫氣體從裂孔處進(jìn)入“哥倫比亞”號(hào)機(jī)體，造成航天飛機(jī)解體。

    調(diào)查小組稱(chēng)航天局的官員們?cè)谑鹿拾l(fā)生前幾個(gè)月就知道后來(lái)導(dǎo)致事故發(fā)生的絕緣板曾經(jīng)在一次發(fā)射時(shí)從航天飛機(jī)的油箱外脫落，使油箱在毫無(wú)保護(hù)的情況下與高溫接觸，但這些情況并未引起有關(guān)人員的重視。

    11、F-15C 在執(zhí)行訓(xùn)練任務(wù)時(shí)突然空中解體

    2007 年 11 月 2 日上午，一架隸屬于美國(guó)密蘇里州空中國(guó)民兵（Air National Guard）的 F-15C，在執(zhí)行訓(xùn)練任務(wù)時(shí)突然空中解體。

F-15C 80-0034空中解體示意圖

    失事后的調(diào)查報(bào)告顯示：失事發(fā)生原因?yàn)闄C(jī)身斜站位CFS337 處的右側(cè)上縱梁斷裂，失事機(jī)上縱梁殘骸經(jīng)金相分析后，發(fā)現(xiàn)破斷面處的厚度僅有 0.039-0.073 英，完全不符合藍(lán)圖規(guī)定的 0.090-0.110 英吋厚度，且上縱梁表面粗度也較藍(lán)圖規(guī)定粗糙。過(guò)薄的破斷面直接造成上縱梁局部應(yīng)力大幅升高，在反復(fù)的飛行負(fù)載作用下，上縱梁很容易由粗糙面產(chǎn)生多處的疲勞初始裂紋，繼而在后續(xù)的飛行負(fù)載中持續(xù)成長(zhǎng)，最后導(dǎo)致上縱梁完全斷裂。

問(wèn)題就出在這根縱梁上

對(duì)其他F-15檢查后也發(fā)現(xiàn)了裂紋