探究飞机结构腐蚀防护和控制

学术论文 2017-10-27 10:36:04
    对飞机结果进行腐蚀防护与控制不但能够有效提高飞机结构耐腐蚀性和使用效能,还能够有效延长飞机结构的使用寿命。在进行腐蚀防护及控制时,要综合考虑到飞机结构的构型、材料、加工工艺、热处理状态、防护技术、使用环境、使用功能及使用寿命等因素,以制定出针对性高、耐腐蚀性强和经济性好的飞机结构防腐蚀措施,确保飞机结构得以正常使用。
    1 飞机结构的基本防腐蚀原则
    1.1 正确了解和处理飞机使用功能、寿命与腐蚀控制之间的关系
    这要求相关工作人员要做好设计前的准备工作,即:第一,要对飞机产品的使用环境、功能及寿命进行全面了解,为防腐蚀措施的制定提供依据;第二,必须使用寿命长且更换周期长的零部件,应精心选择材料和相应的防护措施;第三,对于难以检查、难以维护、难以更换或维护更换费用昂贵的结构,应采取相应的防腐蚀措施,以尽可能延长使用寿命;第四,对于检查难度、维修难度和更换难度小的零部件及结构,应定期进行检查和维修,必要的情况下进行更换[1]。
    1.2 对于飞机结构及各部位的使用环境要给予全面了解
    第一,要根据飞机结构使用需求,针对性的对其使用环境进行全面了解和分析,以及时找到使用过程可能出现的腐蚀现象;第二,除了结构以外,还需要研究结构各部件的局部使用环境,以便于及时发现和解决零部件腐蚀问题。
    1.3 设计飞机结构应充分考虑到设计材料的多样化性能
    飞机结构复杂多变且关系到很多使用者的安全,如果内部结构出现腐蚀,则不但会影响飞机的正常使用,还会影响飞机的使用寿命,所以在设计时应在满足力学性能的需求下,选择耐腐蚀性能、经济性和工艺性较好的材料。
    2 飞机结构的腐蚀情况分析
    2.1 一般规律下的飞机腐蚀
    一般而言,腐蚀程度比较高的地区包括沿海地区和大气污染严重地区,具体情况如下:第一,与内地相比,一般沿海地区腐蚀程度较高;第二,与北方地区相比,南方地区腐蚀程度相对较高;第三,就飞机本身而言,水上飞机的腐蚀程度与陆上飞机相比相对较高;第四,对于飞机本身零部件而言,机翼的腐蚀程度高于机身,尤其是尾翼,其中机翼的腐蚀部位主要在受力构件、梁缘条、梁腹板以及对接型材等,而尾翼容易腐蚀的位置则在蒙皮、配重部位和舵面固定支座,机身则集中于蒙皮、减速板舱、龙骨梁和搭接处等[2]。
    2.2 易腐蚀部位和结构
    第一,不同金属接触的部位,该部位因不同金属之间存在电位差,在密封不严、有水汽侵入的情况下容易发生电偶腐蚀;第二,紧固件、紧固孔周围、装配的加工部位,如锪窝、切割边缘等;第三,结构缝隙部位、易积水部位、易积盐部位、受潮部位受海水袭击部位等;第四,起落架舱部位、减速板舱部位、舱门结构件等。
    3 飞机结构腐蚀防护和控制措施
    3.1 防止腐蚀介质进入和积留
    第一,对于容易进水的部位,应采取密封措施,如机身上部、机翼上翼、设备舱、座舱盖等部位;第二,要根据容易积水部位的实际情况设计相应的排水通道,以便于渗漏水和冷凝水的疏导和排出;第三,要使用相应的密封方法密封排水孔周围结构,以防止水的侵蚀;第四,飞机结构外形设计时要遵守简单、光滑、便于防腐措施实施、便于检查和维修;第五,结构设计时要避开凹槽处和缝隙处,以防止腐蚀介质进入间隙, 如果避不开沟槽和缝隙时,则应进行密封;第六,结构设计时尽可能不适用具有强吸水性能的材料,如果必须使用时应进行密封处理;第七,在适当的位置设置相应的通风口,以防止湿气汇集;第八,要定期检查通道,尤其是通道中易腐蚀的部位,如过度疲劳部位、损伤容限关键零部件等[3]。
    3.2 限制结构设计的应力
    第一,对于应力腐蚀敏感度高的材料,要降低相应的结构设计应力;第二,对于比较集中和残余的应力,要尽可能消除;第三,结构设计时应尽可能避免使用、装配和残余三应力的同向叠加;第四,要保证晶粒的流向和应力方向相同。
    3.3 严格按照要求选材
    第一,要根据飞机结构使用功能、部位、条件、环境及类型,选择环境适应性强的材料;第二,选材时还要综合考虑材料强度、疲劳性、耐腐蚀性和经济性等,以实现高耐腐蚀性结构的设计;第三,要根据可能出现的一切腐蚀现象,选择相应的耐腐蚀性材料,在不考虑经济性的条件下,一般都选用耐腐蚀性最好的材料;第四,尽可能避免对腐蚀敏感的材料进行热处理,同时要考虑材料的相容性和全寿命经济特性。
    3.4 做好表面防护工作
    第一,合理选择防护层。要结合材料特点、热处理状态、使用条件、使用部位等实际,选择与型号飞机契合度高的防护层;第二,科学选择和构建防护系统。要根据耐蚀性能数据,选择和构建出具有高耐腐蚀性能的防护系统;第三,选择防护层时还同时考虑到防护层材料性能、加工工艺、机械性能、经济性、相容性、标准应用范围、耐湿热和耐大气老化性能等。
    3.5 做好防排水和通风设计工作
    3.5.1 结构防水设计工作
    第一,要尽可能密封机体结构缝隙,密封的主要方法包括缝内密封、缝外密封、紧固件湿装配等;第二,将水密装置设计到所有门边缘、窗边缘和舱口边缘;第三,使用缝内、缝外和两者结合密封法对缝隙进行密封;第四,要密封机翼上表面的口盖和机身侧表面的口盖,并在门、窗和口盖相应的位置进行淋雨试验。
    3.5.2 结构排水设计工作
    第一,应在结构总体布局相应的位置设置排水通道;第二,排水通道要具有很好的畅通性,以保证停机时积水的流出;第二,应在各积水部位最低处设置排水孔,如果遇到沟槽和凹坑,则进行密封和填平,要注意的是排水孔直径应不小于10mm。第三,尽可能将机身长桁和纵梁设置成不易积水形式。
    3.5.3 结构通风设计工作
    第一,要根据通风需求、使用环境和设备要求,设计适用性高、易于操作的通风结构形式;第二,要在不易进水的部位设置固定式通风口;第三,要在活动式通風门上设置灵活性开关;第四,要时时保持通风路的畅通。
    4 结束语
    科学技术的发展,促进我国航空技术的发展,使飞机被广泛应用于各大城市,但飞机飞行过程中难免会出现一些故障,影响飞机的正常运行,而腐蚀则是造成飞机故障的重要原因,故本文从腐蚀介质、应力、选材、表面防护层、防排水设计和通风设计等方面,详细分析了飞机结构附属防护及控制措施。
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