飛機,尤其是作戰(zhàn)飛機的飛行環(huán)境比較復(fù)雜,有時跨海飛行,有時穿越風沙大漠。在天長日久的飛行過程中,腐蝕和疲勞是飛機整個生命周期內(nèi)無法擺脫的兩個問題。尤其是老齡飛機,腐蝕和疲勞對其的損傷更是嚴重。就像一個人老了一樣,要面對各種各樣的疾病。
老化的飛機出事故的事件也是有發(fā)生的,2008年8月20日及隨后的短短20多天時間內(nèi),西班牙、吉爾吉斯坦和俄羅斯連續(xù)發(fā)生三起老齡飛機重大安全事故。軍用飛機老齡化普遍存在,美軍服役時間最長的飛機達40年。飛機結(jié)構(gòu)的腐蝕是老化的主要特征,因為腐蝕使飛機提前老化,尤其是在海上飛行的飛機,飛行環(huán)境比較復(fù)雜,要面臨高溫,高濕,高鹽霧等惡劣的環(huán)境。會給飛機帶來的基體結(jié)構(gòu)、各系統(tǒng)、電子設(shè)備腐蝕嚴重。
腐蝕是飛機的一種主要損傷形式,隨著飛機上業(yè)的發(fā)展,金屬材料大量地被飛機結(jié)構(gòu)所采用,那么飛機就而臨著一系列新的和嚴重的腐蝕問題,尤其是對于位于南力及沿海城市的航空公司,由于天氣潮濕,雨水多、溫度高及受海水鹽霧及各種腐蝕性上業(yè)廢氣的影響,腐蝕問題尤為突出腐蝕給飛機維修帶來很大的上作量,有時甚至造成飛機長時間停場修理同時,腐蝕還造成巨大的經(jīng)濟損失。所以,相對于常規(guī)陸基飛機,航母艦載機的服役環(huán)境將更加嚴酷。腐蝕嚴重危及到艦載機的使用安全,2002年6月美國F-14“熊貓”艦載戰(zhàn)斗機由于起落架減震支柱外筒發(fā)生點蝕,引起一起機毀人亡的災(zāi)難性事故,故事發(fā)生后,156架該型艦載飛機全部停飛檢修。
1.腐蝕分類
表面腐蝕:飛機最常見的腐蝕類型,當飛機表面沒有保護的金屬暴露在含有腐蝕介質(zhì)的大氣中時,將會發(fā)生表面腐蝕。它的特征是金屬件的表面變得粗糙、刻蝕和斑痕累累,且往往伴生粉末狀沉積物。
電化腐蝕:兩類不同的金屬之間存在電子流通渠道,且有電介質(zhì)時就發(fā)生電化腐蝕。 是一種較常見的電化學腐蝕。 它的特征是在兩異類金屬貼合面上出現(xiàn)蝕斑遍布現(xiàn)象。
點腐蝕:在金屬表面產(chǎn)生坑點并向深處發(fā)展為小孔的一種局部腐蝕形態(tài),也稱為孔蝕。它具有濃差電池的特征,由于防護層不適當或被損壞而產(chǎn)生的局部表面腐蝕。它的特征是點蝕的直徑可大可小,可深可淺,可孤立可密集,凹坑壁與金屬表面幾乎保持垂直。
縫隙腐蝕:在縫隙內(nèi)或縫隙周圍所發(fā)生的一種特殊腐蝕。是鋁材結(jié)構(gòu)最常見的腐蝕形式之一。主要的發(fā)生處是搭接面、鋁制管路上的金屬箍下,松動的密封處、螺釘和螺栓頭下。產(chǎn)生的原因是由于在金屬之間或金屬與非金屬之間存在狹小縫隙,并限制了縫隙內(nèi)溶液的擴散,從而形成濃差電池,使縫隙周圍發(fā)生局部腐蝕。
2.面對腐蝕的政策與措施
既然腐蝕是老齡飛機普遍面臨的主要問題,小編認為,首先應(yīng)定期開展全面的腐蝕檢查評估,及時發(fā)現(xiàn)和掌握老齡飛機結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷情況,預(yù)判潛在的腐蝕問題或腐蝕苗頭,以便采取有針對性的修理和預(yù)防措施,一般包括以下幾個方面:
1)飛機在總使用壽命期內(nèi)一般要經(jīng)過2 -4次大修,但由于大修周期相對較長,有些損傷或故障往往在大修后才暴露出來。對于老齡飛機而言,定期組織專家在外場條件下開展老齡飛機技術(shù)狀態(tài)檢查評估非常必要。
2)在老齡飛機檢查中先后發(fā)現(xiàn)多個機型飛機在機翼對接部位螺栓槽普遍存在嚴重的積水問題,并制定了針對性的處理措施。
3)表面防護涂層對抵抗環(huán)境因素對飛機結(jié)構(gòu)腐蝕至關(guān)重要。因此,研發(fā)抗腐蝕品質(zhì)優(yōu)良的防護涂層,并將其應(yīng)用于防護涂層體系改進是解決老齡飛機結(jié)構(gòu)腐蝕問題的重要舉措。
4)飛機是一個由數(shù)以萬計的零部件組成的復(fù)雜系統(tǒng),有許多大小不等、形狀各異的窗口、口蓋,各零部件連接界面不可避免地會存在縫隙。因此,對老舊飛機結(jié)構(gòu)進行密封防水改進十分必要。
3.疲勞問題
在交變載荷的作用下,疲勞是不可避免的。結(jié)構(gòu)的疲勞損傷不斷累積,剩余強度降低,結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)裂紋并不斷擴展。更為嚴重的是腐蝕與疲勞的交互作用大大縮短裂紋的萌生時間,并且加快裂紋的擴展。腐蝕使得飛機提前進入老齡化,產(chǎn)生多裂紋,特別是在一些搭接部位容易產(chǎn)生“枕墊效應(yīng)”,產(chǎn)生附加應(yīng)力,降低結(jié)構(gòu)抗力!對于長期隨艦遠航的飛機,這方面的問題尤為突出,加上檢測設(shè)備相對落后,安全隱患突顯,必須引起業(yè)界人士的高度關(guān)注。
結(jié)構(gòu)疲勞損傷的預(yù)防和控制措施有兩種:第一種為結(jié)構(gòu)改裝;第二種為及時檢查發(fā)現(xiàn)并修理。結(jié)構(gòu)改裝導(dǎo)致維護成本上漲,改裝方案往往缺乏試驗及使用證實,并不一定能夠有效預(yù)防和控制疲勞損傷,故不一定是最有效的疲勞損傷控制措施。
根據(jù)損傷容限維護原理,對飛機結(jié)構(gòu)中存在的腐蝕、疲勞及腐蝕疲勞損傷進行科學檢查并及時修理,不僅可以有效預(yù)防和控制腐蝕損傷及疲勞損傷,還可以大幅度降低結(jié)構(gòu)維修成本。因此,及時檢查發(fā)現(xiàn)并修理是預(yù)防和控制腐蝕損傷、疲勞裂紋的最佳選擇。但是,在沒有了解疲勞裂紋可檢門檻值以及具體損傷部位之前,僅僅通過維護規(guī)程,難以滿足疲勞裂紋的及時檢查要求。要想及時檢查發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋,關(guān)鍵在于掌握可檢疲勞裂紋門檻值以及具體損傷位置。
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