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1、绪 论 腐蚀控制是实现飞机结构长寿命、高可靠性、低维修成本的重要保证。为提高飞机，尤其是特种飞机，如水上飞机、舰载机的安全使用寿命，低维护费用， 保证飞行安全，必须认真研究探索飞机的腐蚀规律及腐蚀损伤机理，把传统的腐蚀控制技术与新兴的防腐手段结合起来。加强飞机制造厂、机务保障人员防腐意识教育与技能培训。改善维护手段，提高飞机的日常保养与管理能力，使飞机向“长寿命、高可靠性、良好的可检性和维修性”方向发展在以往飞机设计中，一般没有明确密封、排水、腐蚀防护等特殊要求和使用中的防腐蚀控制措施。尤其是在沿海地区使用的飞机服役环境比较恶劣。随飞机使用寿命的增加，飞机结构中占70%以上的高强度铝合金材料腐
2、蚀严重。且高强度铝合金所发生的腐蚀是一种局部腐蚀，在同一腐蚀环境条件下，同一架飞机上所发生的腐蚀严重程度差别较大。即使是飞机上同一部位或同一个结构件，因腐蚀的具体环境存在差异，有的地方发生腐蚀，有的不腐蚀，腐蚀坑的深度、面积差异也较大。这主要是高强度铝合金材料腐蚀的发生具有随机性和偶然性。从飞机外场维护的角度来看，外场检查中一旦发现腐蚀部位，按技术要求要马上进行防腐处理。因此很难在飞机构件上得到同一部位腐蚀坑连续扩展数据。故采用数理统计的方法，结合某型飞机大修及外场维护中得到的部分腐蚀数据进行统计处理，研究其腐蚀失效模型及腐蚀损伤规律，以提高外场腐蚀实测数据的应用可靠性。第一章 飞机的主要腐蚀
3、类型从飞机设计和制造来看，不同金属的零部件相接触，造成不同金属之间的电位差和导电通路。而各个部件组装在一起时，缝隙会存水和脏物形成电解质。有些结构由于受力的需要又处于高应力状态形成应力腐蚀的根源。而在制造过程中，由于生产工艺不当，保护性涂层做得不好，缺乏腐蚀控制措施等等原因，都可能带来腐蚀的隐患。而在飞机使用过程中，飞行环境的恶劣，飞机表面涂层损坏，运输牲畜、海鲜等易产生强电解液体的货物都会使飞机结构产生腐蚀问题。偶然污染如水银外溢，化学品外溢，厕所、厨房污物外溢和灭火剂残留物等，也都可能造成直接或间接的腐蚀。而不恰当的飞机维修和勤务，也会使飞机面临更多的腐蚀问题。飞机的腐蚀按其成因来分，主要
4、可分为电化学腐蚀、表面锈蚀、应力腐蚀三大类，而电化学腐蚀是目前飞机最普遍和最严重的结构腐蚀之一。电化学腐蚀是金属材料与电解质溶液接触时，在界面上发生有自由电子参加的广义氧化和广义还原反应，使金属元素以及晶格间的排列顺序发生改变，从而改变了原有金属的化学、物理、力学等性能。飞机金属结构件的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。飞机的结构腐蚀如果不能得到有效的预防和控制，会造成结构修理工作量加大、修理周期延长、结构件大面积的加强和更换，由此导致很大的直接和间接经济损失，并造成飞机自身的不安全隐患。 1.1腐蚀原因分析1.1.1 潮湿空气腐蚀环境潮湿空气是造成飞机结构腐蚀的重要因素之一。潮湿空气与地理环境是紧密
5、相连的，我国地理环境和气候条件十分复杂，受季风影响明显，全国大部地区都处在温暖而潮湿的东南季风和西南季风控制下，暖季节时比世界上同纬度的国家和地区的温度高，相对湿度和降雨量大。这些都是我国各机场的飞机腐蚀问题较为严重的一个非常重要的原因。1.1.2 海洋大气腐蚀环境海洋大气的特点是湿度高、含盐量高，也就是说含有大量的氯离子。这些氯离子沉降在飞机上，对结构件起到催化腐蚀的效果。所以，海洋大气中的氯离子对飞机结构有很大的腐蚀作用。1.1.3 工业大气腐蚀环境工业大气中含有大量的腐蚀性气体，这些污染物中对金属腐蚀最大的是SO2气体。如果大气中含有超过1%的SO2时，腐蚀会急剧加快，特别是相对湿度超过
6、76%时，腐蚀急剧加速同时对镀锌、镀镉层也有相当严重的腐蚀作用。1.1.4 机上腐蚀环境（1）当地面气温高、湿度大时，机内空气在地面处于水饱和状态。另外，乘员的呼吸和出汗也会排出水分。飞机起飞后，随飞行高度上升，机舱内温度逐渐下降，潮气就凝结成水分，停留在隔音层和蒙皮之间。这些水分是飞机结构的严重腐蚀环境。（2）运输活牲畜、活海鲜可能会导致飞机的严重腐蚀。这有三方面原因，一是牲畜的粪便具有较强的腐蚀性；二是牲畜比人产生的热量多，使飞机内部温度增高，湿度增大；三是运输活海鲜时，容易引起海水的泄漏，而海水腐蚀性极强。另外，运输瓜果蔬菜，水分大，也容易造成飞机结构的腐蚀。（3）厕所地板密封不严，污水
7、会流到飞机结构上；厨房中食品和饮料发生意外泼溅，也可能会流淌到飞机结构上；前、后登机门和服务门区域，经常受到雨水和污物的影响，地板梁也容易受到腐蚀。（4）飞机做短程飞行时，油箱内燃油较少，含有大量的潮湿空气。随着飞行高度升高，气温下降，油箱内会凝结大量水分。一种细菌会在燃油和水面之间滋生、繁殖，形成一种黏稠的酸性物质，对飞机结构有严重的腐蚀作用。（5）非金属材料挥发出来的气体，有可能使一些金属以及镀锌、镀镉层产生腐蚀。（6）飞机在沙石或草坪跑道上起降，会使飞机蒙皮，特别是起落架舱蒙皮光洁度降低，积存腐蚀介质，引起腐蚀。1.2腐蚀预防（1）加强对飞机维护人员的防腐教育和培训，使每个人员从思想上高
8、度重视并自觉做好飞机的防腐工作。（2）经常性、定期疏通漏排水孔和漏排水通道，保证漏排水系统一直处于畅通的工作状态；客舱、货舱、厕所等区域，要经常通风，以排除水蒸气。（3）定期清洁飞机容易污染的区域，特别是容易受液压油、强腐蚀介质、电解质污染的区域或结构件，并重新喷涂防腐蚀抑制剂。（4）经常性地检查易腐蚀环境结构件，及早发现腐蚀的原始痕迹，彻底清除腐蚀产物、恢复防腐涂层和进行相应的结构修理。（5）确保厨房、厕所及货舱地板接缝处的密封，若发现密封破损或结构件防腐蚀涂层破损，应立即修复。（6）加强对运输活牲畜、活海鲜、瓜果蔬菜的管理，防止污物的泄漏。（7）加强对货物装卸过程的管理，杜绝因野蛮装卸造成
9、的飞机货舱地板、侧壁板损坏，以避免腐蚀介质渗入到飞机结构件上。（8）在雨季、高温、潮湿季节中，应缩短检查周期，加强防腐蚀措施。（9）如果可能，深入研究腐蚀的起因，制定相应的预防措施并在实施中不断完善和提高。（10）水银、强酸、强碱泼溅后，要按照有关手册规定彻底清除干净。（11）为防止微生物在油箱内滋生、蔓延，除确保在潮湿气候条件下油箱排水通畅，每日排放积水外，还应在飞机油箱内加入生物杀虫剂，以减缓细菌的生长。（12）严格执行防腐工艺。SRM对防腐的规定，是确保飞机维护质量的指令性文件，必须不折不扣地执行。 1.3 科学有效控制腐蚀等级。 根据音飞各机型MPD的CPCP部分的要求，所发现的腐蚀一
10、般可以分为三级。1.3.1 一级腐蚀（1）腐蚀损伤发生在连续检查之间，属于局部腐蚀，经重新加工或清除腐蚀后，损伤在制造厂规定的允许极限内（例如SRM、SB等）（2）腐蚀损伤为局部损伤，虽然超出允许极限，但这种损伤是出于某种偶然事件造成的，对同一型飞机的其他飞机不具有典型性（如水银泼溅造成的腐蚀）（3）多年的经验表明，在历次连续检查中，只发现轻微腐蚀，但在最近一次的检查中发现累积清除腐蚀后，损伤超出了允许极限。（4）腐蚀损伤发生在连续检查之间，是大面积腐蚀，经重新加工或清除腐蚀后，损伤大大低于制造厂规定的允许极限。1.3.2 二级腐蚀（1）腐蚀损伤发生在连续的检查之间，重新加工或清除腐蚀后损伤超
11、出允许极限，要求进行修理/加强，或全部或部分更换重要结构部件以及其他列在基本方案里的结构部件。（2）腐蚀损伤发生在连续的检查之间，其分布面积大，清除腐蚀后损伤接近允许重新加工的极限。1.3.3三级腐蚀三级腐蚀发生在第一次或其后连续的检查中，这种腐蚀被认为对适航性有潜在的紧急的影响并且需要立即采取措施。科学有效的维修方案应该能够控制所有列在基本方案中的主要结构件和其他结构件的腐蚀在一级腐蚀或更好的水平。在根据一架飞机的检查结果制定腐蚀等级时，应该考虑到机群中其他飞机上也潜在着类似的腐蚀，但是腐蚀可能是大面积腐蚀和/或在相同检查区域的其他部位出现腐蚀。图1将有助于确定腐蚀等级。 1.4腐蚀的一般性
12、修理原则在飞机结构修理和日常维护工作中，根据SRM手册、常规理论及经验，一般有以下几种腐蚀的修理原则。（1）因去除腐蚀而加工过的铝合金表面，首先确认腐蚀已经被完全去除掉，并且加工表面光滑、清洁，不允许有金属削、油污等污染物滞留在修理区域内；根据相关的维修手册恢复其原有的表面涂层，必要时再增加一层面漆，然后根据手册要求喷涂防腐蚀抑制剂。（2）安装修理件的配合表面均应涂密封胶隔绝，必要时紧固件也应涂密封胶湿安装，所有止裂孔要涂底漆并用软铆钉或密封胶堵住。（3）修理件、孔壁、埋头窝等处，均应做表面防护处理，并喷涂底漆。（4）修理件材料尽量选取与相邻结构相容的材料，电位相当；复合材料与合金材料之间也要
13、相容，碳纤维树脂板与铝合金材料不能直接接触，必要时可共固化一层玻璃纤维-环氧树脂绝缘层；碳纤维树脂板与钛合金直接触时，不必进行特别防护处理。（5）碳纤维树脂板不能与铝合金蜂窝材料直接接触，必要时可共固化一层玻璃纤维-环氧树脂绝缘层。（6）在腐蚀环境下，被连接件与紧固件之间尽量相容。如果不相容，则应该使用绝缘套筒、垫圈、涂刷密封剂等方法绝缘，而且，绝缘层要有足够的厚度和覆盖面。（7）修理用加强板尽可能选取带包铝层材料。（8）安装钢、钛合金的零件，其配合表面应涂密封胶湿安装。（9）钢修理件一般应局部镀镉或恢复原涂层；如果条件不具备，也可以在手册允许的情况下涂两道底漆。目前，世界上各大航空公司都十分
14、重视飞机的防腐工作，各国相继制定了有关的适航条例，并在条例的条款中规定了防止飞机腐蚀的具体要求和防护措施。我国在20世纪80年代初已着手进行这项工作，也制定了中国民用航空条例（CCAR），都对飞机的腐蚀控制加以具体化，从材料到结构都有严格的规定。各国民用适航条例有关腐蚀控制的条款基本上都是参照FAR第25部制定的。由此可见，飞机结构腐蚀的防护和控制，对飞行安全起着至关重要的作用；因腐蚀而造成的飞机结构修理和停场，是制约航空公司发展的重要因素。 第二章 飞机的腐蚀原因与防护措施2.1 沿海地区腐蚀因素分析 沿海地区腐蚀因素按形态可分为：物理因素、化学因素、生物因素三种。物理因素，主要是指空气中的
15、颗粒和太阳辐射引起的腐蚀：化学因素，主要是指海洋大气(海雾)、降雨、湿度、温度和工业废气造成的腐蚀；生物因素， 主要是指珊瑚尘、海藻、海生物尸体和鸟粪对飞机的腐蚀。其中对航空装备危害最大的是空气中的颗粒、海雾和工业废气。各机场因地理位置不同，腐蚀因素的影响也各有不同，应根据不同实际情况，找出重要的腐蚀因素，进行有针对性的维(防)护。 2.1.1 空气中的颗粒和太阳辐射 空气中含有的、直径较大的颗粒一般叫沙尘。沙尘对航空装备影响很大，它可造成航空装备表面擦伤， 使涂层失去光泽，产生龟裂和脱落从而失去保护作用。当金属表面擦伤后，易受湿气，雨水和海雾的侵蚀。当飞机低空飞行或起飞降落时，沙尘使机翼前缘、机头前部、发动机前罩等部位的漆层脱落。同时 ，尘能引起酸、碱和氧化等化学作用。据测定，直径15um的沙尘对航空装备影响较大，强风可将其通过装备的缝隙吹进航空装备的内部，使运动机件卡滞，沙尘会增大电气设备触点的导电电阻，灰尘吸湿则会降低电气设备的绝缘性能。无论沙尘集于机件表面或者内部，都能形成水分的凝结中心，使之受潮并促使霉菌的生长繁殖，从而直接影响机件的工作正常。太阳辐射会促进金属表 面的光 敏辐射反应及真菌之类的生物活性，后者叉助长了捕集腐蚀性水粒和尘埃。而在热带地区。珊瑚尘与海盐混在一起 的腐蚀性特别大。沿海机场飞机腐蚀的两个主要因素便是珊瑚尘污染和强太阳辐射。 2
