腐蚀和疲劳对飞机结构的挑战及解决思路

腐蚀和疲劳对飞机结构的挑战及解决思路

李游

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

    摘要：对于常在水域、海洋中执行任务的飞机来说，在长久的运行过程中，必然受到环境气候、水体水质、运作磨损等方面因素的影响，而使得机体结构受到一定程度的腐蚀、磨损、疲劳。根据这些现象的严重程度，可相继引发一系列其他问题，如裂纹、孔隙等，若不及时加以干预和防治就会造成较大的生命财产损失，所以，相关人员便要加强重视程度，结合实际状况，进行高效高质的维修和养护。据此，本文对腐蚀和疲劳对飞机结构的挑战及解决思路分别进行了简要分析。

    关键词：飞机结构；腐蚀疲劳；解决方法

    在飞机服役过程中，腐蚀与疲劳一直是尚未彻底解决的难题。在飞机使用年龄逐渐增长的过程中，出现的锈蚀、疲劳等情况也就成为飞机运作时面临的主要问题。同时，结构锈蚀也是飞机老化的一个重要特点，它会导致飞机过早地步入老化阶段。而飞机的老化过程又和服役环境密切相关，会因所处的海洋环境特点，使得在长期服役过程中加快老化速度。这是因为相对于陆基飞机，在海上服役的航空器会面临着“三高”环境，由此对机体结构、系统、电子设备等造成的腐蚀，加之维护的人手、备品等也不能与陆基飞机比拟，这便造成维护难题。

    1.飞机运行面临的问题

    1.1腐蚀问题

    对于在海洋中开展飞机运行工作，便会不可避免地遇到腐蚀问题，对于该问题的防护工作也具有一定难度。尤其对于舰载飞机而言，在海洋环境中工作的时间较长，加之海洋外界环境的作用，便常常要受到高湿、高温、高盐份条件的考验。其次，飞机整体大多停放在甲板表面，所以还会受到舰载机排放的尾气、飞机起飞和着陆排放出的尾气的影响。

    1.2疲劳问题

    在飞机运作过程中，就会极易因交变载荷的影响，使得飞机本身出现运行疲劳状态。而造成飞机结构磨损疲劳正式因为长期在水中运行，使得剩余强度逐渐减弱、结构裂痕不断增加、变大。且在运行中，还有可能受到腐蚀和疲劳的相互作用，而加速飞机裂痕、缝隙的生成，促进裂缝增大。

    2.飞机结构挑战的分析

    2.1结构腐蚀分析

    目前，飞机出现的主要受损情况包含：结构腐蚀、应力腐蚀以及腐蚀疲劳等。腐蚀现象既能引起疲劳裂纹，还能显著增加裂纹缝隙的尺寸，且腐蚀现象还具有多发性的特点，这就会增加更多裂纹产生。而对于应力腐蚀和腐蚀疲劳来说，该种类型的腐蚀程度会更为严重，在短期之内就会大大降低飞机整体的安全性能，提高危险事故发生几率。因此，有关负责人员应该对此种腐蚀现象加强关注度，并根据实际情况，及时制定针对性防护和应对方案，以有效强化飞机在运行和执行任务时的安全性能，在具体操作时，需要以飞机腐蚀情况为依据，开展腐蚀成因研究、腐蚀规律探讨、腐蚀防滑方案制定等工作。

    2.2结构腐蚀疲劳分析

    飞机的另一种损耗类型为结构疲劳，该种损耗同时也是导致飞机危险系数提升的关键根源。在腐蚀和疲劳的双重作用下，飞机所承受的损耗程度会进一步提升，经过长时间的伤害累积，就会大大增加后期的维修难度。针对飞机结构疲劳损伤的防治和维护方法，主要有飞机构造整改和定期检验维修两种。对于前一种方法而言，由于要对整体结构进行变动，是一项较大工程，会产生较高的维修费用，且最终的成效也难以保证；而对于后一种方法而言，在遵循损伤容限维护原理的基础上，来对腐蚀、疲劳问题以及引发的一系列现象，进行全面地检查和维修，既能够对腐蚀疲劳情况进行防治，还能节省大量的维修经费，可见，是目前最为适用和可行的方法。

    3.对飞机腐蚀和疲劳问题的解决思路

    3.1建立完善的腐蚀控制体系

    想要有效应对飞机运行时出现的腐蚀和疲劳问题，第一，需要有关负责人员对现有投入使用的飞机结构状况进行全面、详细的勘察和记录，并特别对存在的腐蚀现象进行精准记录，在对这些数据进行整理、归类、解析后，为这些飞机构建出一一对应的数据库档案，这样有关养护人员便可以这些资料为依据，对各个飞机的腐蚀发展趋势、规律、引发危险程度进行深入的分析、评判和推测，这样即可制定针对性的解决方案。因此，各个工业、装置设置部门、部队研究以及机务单位，就要对自身的份内职责和工作内容进行清楚明确，以构建出相应的协调配合机制。对于飞机使用人员，应该按时、精准地将飞机结构的腐蚀情况、腐蚀位置、腐蚀状态、飞机种类、型号、运行场地、构成材料等采用文字、图片影像等方式进行详细记录，并将这些信息完整地传输到相应的数据库系统中，从而可以让有关专业的研究部门进行分析探讨。此外，部队中的研究专家还应该通过较为科学的依据和合理的手段对飞机结构中腐蚀疲劳问题可能产生的风险进行评估，并要上报到装置设备单位，这样该单位便能依据评估数据和飞机实际情况，进行有效的维修和保养，并制定出相应的维护防御措来让下层的机务团队进行执行、落实，同时，工业部门便也能通过对执行人员运行飞机的情况来对措施进行改进和完善。

    3.2学习国内外防腐蚀技术

    在美国，针对海军的陆机反潜艇战机来说，P-3C型号的飞机，内部的很多零件在长久使用中也已经开始出现锈蚀，使得使用年限减少了8年。因此，美海军维护团队组建了一支P-3防腐作业队和P-3维护组织，制定了一项将水性抗蚀剂应用于飞机维护工作的P-3C的方案。之后美国海军针对容易被侵蚀或易被破坏的部位，提出了若干种水性置换式缓蚀剂的使用要求。这种水性抗蚀剂具有良好的渗透性，可以在机体结构裂缝和气孔等细小问题点凭借较好的渗透优势，发挥自身作用以形成一定的透明涂层，来达到抗腐蚀效果。所以水性抗蚀剂比较适用于主梁或是肋板装配件，以及辅助动力系统附近的内部结构、水平和垂直尾翼、舱门等。该试剂也通常被看作是减少维修经费、提升飞机战斗状态的重要手段。对于这种防腐蚀技术，虽然国内也存在一些，但还需进一步对这些技术的适用性和有效性进行深入检验，才能形成相应的防治体系。

    3.3实行远海飞机的腐蚀技术攻关

    针对曾经在亚丁湾行动中所发现的一些问题，进行相应的研究之后发现，虽然最终取得了较大成果，但是与初始的目标和要求相比，还存在着一定的距离，这主要体现在系统性和全面向较低等方面，因此还需要加强对防腐技术的应用研究，来获得全面突破。这就要求有关研究人员落实好以下两方面工作：一是在日常维修中强化防腐工作水平和能力，并制订针对性的维修方案；二是在对飞机进行维修和养护的同时，注重进行更深层次的防腐处理，例如使用质量更为优质的密封材料和涂剂，来弥补飞机结构中的先天缺陷。

    结语：飞机的结构防腐始终该领域中不变的研究课题，在实际研究过程中，需要针对我国近海和远海的服役环境特征，着重对飞机使用时的防腐注意事项进行明确，并要以科学发展观为理念原则，来构建“飞机设计所-设备机构-应用科研机构-机组人员”四位一体的闭环管理系统，采用行之有效的方法，确保研究结果的效果、可操作性和实用性，进而为未来飞机防腐水平的提升奠定坚实基础。

参考文献：

[1]张勇,孙强,卞贵学等.飞机结构的腐蚀防护与腐蚀疲劳研究的发展趋势[J].新技术新工艺,2014(05):128-131.

[2]胡水才,庞向征.腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评估的可靠性方法[J].直升机技术,2013(03):29-32.