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飛機結構腐蝕與維護

飛機的服役期一般都在20年以上,飛機結構腐蝕始終分布在飛機結構中;隨著飛機服役期的增加,腐蝕會不斷擴散並加重,其損傷程度大小,都會影響飛機壽命和機群的出勤率。

飛機結構腐蝕與維護


1 .腐蝕發生的原因


1.1設計和製造原因:從飛機設計和製造來看,飛機設計師盡量採用重量輕、強度大的高效材料,如高強度鋁合金、鈦合金、複合材料、超高強度合金鋼等材料。其中,高強度鋁合金本身由多種金屬熔煉而成,不同金屬元素之間的存在較高的電位差,如遇到電解質溶液,極易發生電化學腐蝕。不同的金屬相接時,造成不同金屬之間的電位差和導電通路。而各個部件組裝在一起時,縫隙會存水和贓物形成電解質。有些結構處於高應力狀態形成應力腐蝕的根源。在製造過程中,由於生產工藝不當、操作失誤等原因,保護性塗層質量不高,缺乏腐蝕控制措施等原因,都可能造成腐蝕。另外,飛機的各個零部件組裝在一起時,由於沒有密封或密封失效,結構縫隙中會殘留水和污垢而形成電解質溶液,容易產生電化學腐蝕;高拉應力構件容易形成應力腐蝕。


1.2環境原因:在飛機使用過程中,由於環境惡劣,如雨、雪、霧、沙塵天氣較多,空氣潮濕、鹽霧、工業大氣等原因,容易造成飛機表面塗層損壞,進而發生化學、電化學腐蝕、應力腐蝕。當大氣中的相對濕度大於65%時,物體表面會附著一層0.001微米厚的水膜,相對濕度越大,水膜越厚。當相對濕度為100%時,物體表面會產生冷凝水。這些導電的水溶液便是引起結構件腐蝕的最主要、最普遍的環境介質。


1.2.1濕空氣與地理環境的關係:暖季節時比世界上同緯度的國家和地區的溫度高,相對濕度和降雨量大,是造成飛機結構腐蝕的重要因素之一。

1.2.2海洋大氣腐蝕環境分析:海洋大氣的特點一是濕度高;二是含鹽量高。


1.2.3工業大氣腐蝕環境分析:工業大氣中含有大量的腐蝕性氣體,如SO2、SO3、H2S、NH3、Cl2、HCl、CO2、CO、NO2等,對金屬腐蝕最大的是SO2氣體。如果大氣中含有超過1%的SO2時,腐蝕會急劇加快。


1.2.4機上腐蝕環境分析:


1.2.4.1地面氣溫高、濕度大時,機內空氣在地面處於水飽和狀態。另外,乘員的呼吸和出汗也會排出水分。隨飛行高度上升,機艙內溫度逐漸下降,潮氣就凝結成水分,停留在隔音層和蒙皮之間。


1.2.4.2運輸活牲畜、活海鮮可能會導致飛機的嚴重腐蝕。一是牲畜的糞便具有較強的腐蝕性;二是牲畜比人產生的熱量多,濕度增大;三是運輸活海鮮時,容易引起海水的泄漏,腐蝕性極強。

1.2.4.3廁所地板密封不嚴,污水會流到飛機結構上;廚房中食品和飲料發生意外潑濺,也可能會流淌到飛機結構上;前、後登機門和服務門區域,經常受到雨水和污物的影響,地板梁也容易受到腐蝕。


1.2.4.4飛機做短程飛行時,油箱內燃油量較少,含有大量的潮濕空氣,容易產生微生物腐蝕。


1.2.4.5非金屬材料揮發出來的有害氣體,有可能使一些金屬以及鍍鋅、鍍鎘層產生腐蝕。


1.2.4.6飛機在沙石或草坪跑道上起降,會使飛機蒙皮,特別是起落架艙蒙皮光潔度降低,積存腐蝕介質,引起腐蝕。


1.3裝載原因:野蠻裝卸會造成貨艙地板、側壁板、頂板的損傷,由於滲漏或冷凝水,加上結構縫隙中殘留的污垢,容易形成腐蝕液或電解質溶液而產生腐蝕。

1.4維護原因:由於維護不當,沒有實施正確的腐蝕防護,也會造成腐蝕。常見腐蝕部位:客艙座椅安裝軌道;靠近廚房、廁所附近的地板梁及貨艙地板梁的腐蝕;活體動物、鳥類貨物的飼料及排泄物的污染等;機翼大梁的前後結合面。機翼大梁與腹板結合面,機身蒙皮與桁條結合面發生的腐蝕,一般是隱蔽性腐蝕。

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2.腐蝕的一般性修理原則

飛機在出廠時採取了一定的防腐措施,但由於飛行環境、飛機的使用和維護保養情況不同,因此在結構修理過程中,除了要恢復原廠家設計的防腐能力外,必要時還應比廠家提高一步。


2.1常用的防腐措施:


2.1.1全面檢查易腐蝕件周邊環境,找出產生腐蝕的條件及誘因;及時發現腐蝕的原始痕迹,並徹底清除腐蝕產物、恢復防腐塗層和進行相應的結構修理。


2.1.2定期清潔飛機容易污染的區域,特別是容易受液壓油、強腐蝕介質、電解質污染的區域或結構件,重新噴塗防腐蝕抑制劑。


2.1.3定期或經常性地疏通漏排水孔,保證漏排水系統一直處於暢通的工作狀態。


2.1.4確保廚房、廁所及貨艙地板接縫處的密封,發現密封破損立即修復,防止水及污染物滲入結構表面;如果發現防腐蝕塗層破損,立即修復。


2.1.5因修理而加工過的鋁合金表面,首先,確認腐蝕已經被完全去除掉,並且加工表面要光滑;在修理工作完成後,要保證修理區域的清潔,不允許金屬削(特別是鐵削、鋼削)、油污等污染物滯留在修理區域內;根據相關的維修手冊恢復其原有的表面塗層,必要時再增加一層面漆,根據手冊要求噴塗防腐蝕抑制劑。


2.1.6安裝修理件的配合表面應塗密封膠,必要時緊固件也應塗密封膠濕安裝,所有止裂孔要塗底漆並用軟鉚釘或密封膠堵住。


2.1.7安裝鋼、鈦合金的零件,其配合表面應塗密封膠濕安裝。


2.1.8鋼修理件一般應局部鍍鎘或恢復原塗層;如果條件不具備,也可以塗兩道底漆。.


2.1.9地板與金屬結構的接觸表面,可粘貼聚乙烯膠帶絕緣。


2.1.10如果可能,深入研究腐蝕的起因,制定相應的預防措施並在實施中不斷完善和提高。


2.2腐蝕的一般性修理原則:在飛機結構修理和日常維護工作中,根據SRM手冊、常規理論及經驗,一般有以下幾種腐蝕的修理原則。


2.2.1因去除腐蝕而加工過的鋁合金表面,首先確認腐蝕已經被完全去除掉,並且,加工表面光滑、清潔,不允許有金屬削、油污等污染物滯留在修理區域內;恢復其原有的表面塗層,必要時再增加一層面漆,然後根據手冊要求噴塗防腐蝕抑制劑。


2.2.2安裝修理件的配合表面均應塗密封膠隔絕,必要時緊固件也應塗密封膠濕安裝,所有止裂孔要塗底漆並用軟鉚釘或密封膠堵住。


2.2.3修理件、孔壁、埋頭窩等處,均應做表面防護處理,並噴塗底漆。


2.2.4修理件材料盡量選取與相鄰結構相容的材料,儘可能電位相當;複合材料與合金材料之間也要相容,碳纖維樹脂板與鋁合金材料不能直接接觸,必要時可共固化一層玻璃纖維-環氧樹脂絕緣層;碳纖維樹脂板與鈦合金直接接觸時,不需要進行特別防護處理。


2.2.5在腐蝕環境下,被連接件與緊固件之間盡量相容。如果不相容,則應該使用絕緣套筒、墊圈、塗刷密封劑等方法絕緣,而且,絕緣層要有足夠的厚度和覆蓋面。


2.2.6修理用加強板儘可能選取帶包鋁層材料。


2.2.7安裝鋼、鈦合金的零件,其配合表面應塗密封膠濕安裝。


2.2.8鋼修理件一般應局部鍍鎘或恢復原塗層;或塗兩道底漆。

飛機結構腐蝕與維護



3.腐蝕的預防


3.1加強對維護人員的防腐教育和培訓,高度重視並自覺做好防腐工作。


3.2經常性、定期疏通漏排水孔和漏排水通道;客艙、貨艙、廁所等區域,要經常通風,以排除水蒸氣。


3.3定期清潔容易污染的區域,並重新噴塗防腐蝕抑制劑;在每個短停時,先清掃貨艙地板、擦乾水分後再裝貨。


3.4經常性地檢查易腐蝕環境結構件,徹底清除腐蝕產物、恢復防腐塗層和進行規範的結構修理。


3.5確保廚房、廁所及貨艙地板接縫處的密封。


3.6建議在貨艙地板梁和插片螺母之間用聚乙烯膠帶隔離/絕緣;安裝螺釘時,建議沾密封膠濕安裝。


3.7加強對運輸活牲畜、活海鮮、果菜的管理,防止腐蝕性污物的泄漏。


3.8加強對貨物裝卸過程的管理,杜絕因野蠻裝卸造成的飛機貨艙地板、側壁板損壞,避免腐蝕介質滲入到構件上。


3.9在雨季、高溫、潮濕季節中,縮短檢查周期,加強防腐蝕措施。


3.10汞、強酸、強鹼潑濺後,要按照有關手冊規定徹底清除乾淨。


3.11除確保油箱排水通暢外,還應在飛機油箱內加入生物殺蟲劑,以減緩細菌的生長。


3.12嚴格執行CPCP防腐大綱和結構修理中的防腐工藝,最大限度地提高防腐工作質量。


3.13深入研究腐蝕起因,制定預防措施並在實施中不斷完善和提高。

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4.結束語


腐蝕帶來了昂貴的維護問題,並將產生嚴重後果。隨著飛機的老齡化,以及運行環境的變化,腐蝕問題必須提到每個航空公司的日程上來。腐蝕是一個自然現象,最好的辦法是採取完善的腐蝕防護與控制措施,將腐蝕破壞的速率降低到最小,使飛機實際壽命達到或超過設計壽命,確保飛機安全和經濟運行。


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