沿海地區飛機的三防工作研究

高源 趙安家

摘 要：沿海地區因受潮濕、高溫、鹽霧、霉菌等影響，經常使飛機金屬腐蝕、涂層剝離、油料變質、橡膠老化，危及著飛機安全，分析得出：只有從飛機設計、加工、裝配、維護、保養等方面采取全面有效控制措施，提高飛機抗濕熱、抗鹽霧、抗霉菌能力，才能保證飛機沿海地區的飛行安全，對飛機設計、加工、裝配、維護、保養等工作有很好的指導作用。

關鍵詞：沿海地區;濕熱;鹽霧;霉菌;三防;腐蝕

中圖分類號：TG179 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0071-04

0 引言

據統計，沿海地區飛機故障因環境因素引起失效約占飛機失效總數的52%以上，其中，溫度因素約占環境因素引起失效總數的55%，霉菌因素約占環境因素引起失效總數的15%，振動因素引起約占環境因素引起失效總數的20%～40%，潮濕因素約占環境因素引起失效總數的19%，鹽霧、砂塵約占環境因素引起失效總數的6%，溫度、振動、濕度、霉菌和鹽霧約占環境因素引起失效總數90%以上，而機載電器類產品因潮濕因素約占因潮濕因素失效總數的80%[1]，沿海地區的環境給不僅帶來飛機維護成本和工作量增加，而且嚴重影響著飛行安全，例如，1981年一架B737-200客機，由于機身腐蝕引起結構破壞導致飛機墜毀，1985年8月12日日本一架B747客機因應力腐蝕斷裂而墜毀，機上500多人喪生，2000年5月7日臺灣華航一架B747飛機從臺灣飛往香港大修途中，由于金屬腐蝕疲勞造成尾翼裂紋墜毀，導致機上225人喪生，因而，做好飛機三防工作是沿海服役飛機環境適應性的基本要求。

1 沿海環境誘發飛機產品失效機理

當飛機在海上或沿海地區長期執行任務，處于海洋大氣環境中，尤其是在亞熱帶和熱帶沿海環境下，受潮濕、高溫、鹽霧和霉菌的影響，飛機失效速度加快，其中腐蝕是飛機失效的主要形式之一，試驗表明緯度越低，離海岸線越近，飛機越容易發生腐蝕（表1）[2]。主要表現在飛機表面防護層脫落，鉚釘、螺釘、螺栓、螺母、蒙皮等部結構件金屬腐蝕，犄角和縫隙等部位材料腐蝕，應力集中、應力過大有等部位金屬發生腐蝕裂紋和疲勞裂紋，橡膠制品、復合材料、表面防護層等黏著、龜裂、侵蝕、分層、膨脹、剝離等老化現象加快，其中以電化學腐蝕和應力腐蝕最為常見（表2）。

1.1 潮濕

當空氣潮濕度大于65%，金屬表面形成水膜，當空氣潮濕度大于76%，金屬腐蝕速度急劇增加，潮濕使金屬構件表面構成電解液環境[3]，使金屬結構件（如壁板、隔框、管件、鋼索等）氧化、腐蝕加速[4]（圖1）;設備艙室內容易出現凝露現象，附著在電器元件的接觸點上，會引起飛機（如非密封艙段和機翼、尾部、起落架等部位）上導線、金屬插頭、電器件、印制電路板等氧化、腐蝕（圖2），造成電路、開關、繼電器等絕緣不良、電阻過大，甚至造成漏電、短路、打火、斷路、過熱、燒損、噪音、頻率漂移等故障;當發動機上高壓點火電路與器件受潮后，高壓部分因嚴重漏電，使起動點火能量不足，嚴重時會造成發動機起動困難或起動不成功。

當空氣潮濕度大于80%時，飛機結構材料受潮，不但會引起結構重量增加、體積膨脹變形、組織疏松，而且造成涂層起泡、分層等損傷，造成材料老化、破裂、強度降低。

隨著空氣潮濕度增加，使飛機燃油、液壓油、滑油及結構縫隙、插頭中水分增加，為細菌、真菌、霉菌等微生物滋生創造了有利條件，容易誘發微生物污染，導致飛機油箱聚氨酯泡沫發生水解或發生微生物污染而掉渣，造成燃油、液壓油、滑油等變質。

實踐表明，當潮濕與鹽霧、高溫、霉菌、污染等其它環境條件并存時，飛機結構件因腐蝕而失效速度加快。

1.2 鹽霧

鹽霧是一種電解液，當鹽分濃度增大時，溶液電導率增大，金屬腐蝕速度加快，當鹽分濃度增大到一定值時，溶液中氧的溶解度降低，金屬腐蝕速度下降。當外界大氣溫度為35℃±2℃時，鹽含量為3%～6%時，金屬腐蝕速度可到達到最大;當鹽霧與潮濕、高溫、飛機尾氣、大氣污染等其它條件并存時，飛機金屬腐蝕速度會大大加快。

當有鹽霧（海霧或海水）侵入飛機時，在水分及硫、酸、鈉、氯等離子的作用下，在金屬表面形成電解液膜，并與金屬發生化學反應，造成金屬附件與電器件形式多樣的腐蝕[5]（表2），尤其是電解液膜中氯離子（CL-1）直徑小、表面活性高、穿透能力強，能破壞各類合金（含不銹鋼）的鈍化膜保護層，使金屬產生孔蝕、損壞、接觸不良，導致晶間腐蝕、化學腐蝕、應力腐蝕，使鈍化膜失去保護作用，常使鋼鐵部件產生紅銹、銅部件產生綠銹、鋁部件產生黑銹，使奧氏體不銹鋼產生點應力腐蝕。鹽霧還加速了機載設備腐蝕，造成設備絕緣電阻降低、活動部件阻塞、卡死，引起拆卸困難，與潮濕共同作用，可引起非金屬涂層起泡、起皺、開裂、脫落、絕緣層失效、導線漏電及其它缺陷[6-7]。

1.3 霉菌

霉菌是一種微生物，飛機上微生物在適宜水分（相對濕度≥80%）、養分（如含鉀、鈉、硫等無機物和含碳、氮等有機物）、溫度（一般為25℃～35℃）和酸堿度等環境下，會迅速繁殖、滋長[8]。

微生物的代謝物（如硫化氫、硫酸、十二烷酸、醋酸、乳酸等）呈弱酸性，會腐蝕飛機金屬壁板、管件、電路板的金屬細線，形成斑點影響產品外觀質量和電路通導性，使飛機涂層、合金元件在縫隙、尖角等部位等產生腐蝕，也能讓高強度鋁合金發生氫脆，破壞材料結構和機械性能，造成油箱壁板穿孔，造成燃油滲漏，甚至誘發飛機失火;微生物的降解作用，破壞著瀝青、聚（氯）乙烯、多硫化合物（腈橡膠）、聚氨酯（醚）等有機物，使飛機油箱密封膠和聚氨酯泡沫等機件失效，使飛機燃油、滑油、液壓油乳化或變質，導致油料性能品質下降;微生物代謝和分泌產生的黏稠團簇狀沉積物，會堵塞飛機油濾、供油泵、輸油管路、限流孔、發動機噴油嘴等元件，致使供油閥、調節器、滑閥等運動副磨損、卡滯或失效，造成發動機供油量減小、性能下降、推力發生脈動，使液壓系統、滑油系統失效，甚至導致空中停車、飛行操縱失效等，危及著飛行安全;微生物代謝物和水分也能造成電容式油量指示誤差偏高等[8];霉菌本身含有大量水分，能越過絕緣材料生長，使非金屬材料及電子器件受潮損壞，形成電氣通路，造成電氣系統短路。

1.4 高溫

當外界環境高溫時，運動器件發熱，其潤滑性和散熱性變差，發動機和起動機的起動性能和抗疲勞性變差，發動機排氣溫度增加，發動機葉片容易發生高溫氧化和腐蝕;高溫使飛機各部分熱脹冷縮不均，有可能造成飛機受力不均、配合不嚴，導致氣液泄漏、鋼索張力不符合要求;高溫也容易使飛機上潤滑油脂融化、蒸發、酸化變質，變質的油料容易與鎂鋁等金屬發生化學反應而腐蝕;高溫使飛機金屬的電化學反應速度加快;高溫也使飛機橡膠件（如輪胎、密封件）、塑料件、涂層等提前老化，影響飛機使用;在適宜溫度（一般25℃～35℃）和充足水分條件下，會在結構縫隙、密閉空間、油箱中發生微生物污染，產生次生災害;外界環境高，某些阻敏元件電阻變大，輸出電壓過高引起飛機設備和系統報故。

造成飛機產品失效，除了以上惡劣環境因素外，還與飛機在設計、加工裝配、維護使用等各個環節存在不足有關，為了提高飛機可靠性，必須從各方面采取措施。

1.5 灰塵

當飛機表面聚集灰塵時，在潮濕、鹽霧、霉菌、高溫等因素綜合作用下，形成毛細管作用[9]，加速了飛機的電化學腐蝕與微生物腐蝕。

2 提高飛機抗濕熱、抗鹽霧、抗霉菌措施

2.1 合理選材

在設計材料選用上，應采用抗腐蝕、抗霉菌材料、有涂覆保護的材料。

（1）相鄰材料要相容，避免發生化學腐蝕，兩種金屬電位差應小于0.25-0.5v，如：碳纖維復合材料不與鋁合金、鍍鎘、鍍鋁的緊固件直接接觸，鍍鎘緊固件不允許鈦合金零件直接接觸，鍍鎘螺栓在高溫環境下不能與高強度鋼直接接觸;在表面積較大的薄板件和接頭、鉸鏈等摩擦部位，建議使用耐候高材料（如經鈍化不銹鋼、鈦合金、復合材料），螺釘、螺栓、螺帽等緊固件在惡劣環境時，要優先采用耐蝕性鈦合金和結構鋼材質。（2）科學使用抗霉材料（如無機礦物質、合成樹脂）代替采用棉、麻、絲、綢、紙、木材等易發霉的材料，正確使用化學防（殺）霉劑（如臭氧、KATHON FP1.5、BIOBOR JF、T701A殺菌劑）殺死密封部位的微生物。（3）對于易產生腐蝕的金屬部位，在滿足性能要求的同時，應優先選用耐濕熱和耐腐蝕材料，并選用不易吸濕（水）的材料做絕緣體。（4）為避免接觸金屬結構腐蝕，盡量采用電位相同或相近的金屬材料，若必須把不允許接觸的金屬材料裝配在一起時，則材料之間要有涂覆保護層或放置絕緣襯墊，并擴大陽極性金屬表面積、縮小陰極性金屬表面積;對不能使用涂層保護的金屬結構（如電接觸件）應采用特殊保護方法（如涂密封膠或加防護套）。（5）飛機不同材料貼合面采用密封劑進行濕態裝或用惰性絕緣材料隔離，以及采用整體防護措施。

2.2 采取表面防護措施

（1）對于外露于大氣易于腐蝕的金屬表面，應采取合適的表面處理措施：1）使用如S01-3聚氨基甲酸酯絕緣清漆、丙烯酸聚氨酯磁漆、醇酸氨基磁漆、丙烯酸氨基磁漆（TB06-9底漆、H06-076底漆、S06-0215底漆、TS70-60磁漆、SF96-201磁漆等有機涂層）、有機硅清漆（如DC-12577）、三防漆（如TL-11、TL-19、963、969）等油漆處理;2）使用如丙烯酸類、有機硅類、聚氨酯類、環氧樹脂類、聚對二甲苯涂料、氰酸酯樹脂、PI樹脂等有機防水涂料[10];3）科學使用三防涂劑（如DB SF-6101、DB SF-6102等）;4）使用電接觸保護劑（如DJB823、BY-2、TX-1等）;5）使用如憎水材料;6）采用覆膜處理;7）采取金屬鍍層，通過上述措施可以有效搭建飛機防腐蝕屏障。（2）改善飛機表面工藝防護措施，保證表面防護科學有效。（3）定期檢查和修復零件表面涂層，清洗飛機，保證飛機清潔。

2.3 合理設計飛機結構

（1）為避免積存腐蝕介質、雨水、冷凝水，結構件內外幾何形狀及其安裝位置，應便于排水、通風、快速干燥，結構設計上盡量采用斜面，應避免下凹結構，盡可能減少飛機和設備外殼不必要的縫隙、溝槽、臺階、凹窩、尖角、死角、孔洞等易腐蝕和易滋生霉菌結構形式[11-13]。當不能避免飛機結構積水時，應在適當位置（如最低處）開設排水口和排水槽，結構表面形狀要簡單、圓角過渡、表面光滑、粗糙度符合要求。（2）合理設計飛機艙室、產品口蓋的密封性結構[14]，為避免飛機上縫隙腐蝕，對于連接、接縫、接頭等處應采用相應密封技術措施（如灌封環氧樹脂、有機硅、聚氨酯、蠟、橡膠等密封劑）[14];對于電器產品艙室、口蓋、插頭盡可能采用密封措施，電氣產品外表結構有利于排水，避免積水藏垢;對大容積的艙室，合理設計通風孔。（3）為了減小微生物污染，燃油系統應采取防水設計[16]：1）燃油引射泵和增壓泵盡可能設計在油箱底部最低點，引射泵將油箱底部含水燃油抽吸到增壓泵吸油口處，供發動機燃燒，以減少水分凝積;2）放沉淀活門等排水裝置要設計在油箱底部最低點，油箱底部長桁隔板最下端要設計通水孔，以減小全機死油油量;3）飛機燃油通氣增壓系統（含速壓增壓裝置）應設計除水裝置，防止在雨雪天氣或高濕熱條件下飛機油箱水分增加過多。（4）兩種金屬聯接時應優化搭接方式、過渡材料和表面處理方法，減小結構間搭接和連接，避免聯接后出現電化學腐蝕;如果兩種電位差異大的金屬必須采用搭接時，要涂覆保護層或放置絕緣襯墊，或應留有適當對接縫間隙，并采取以前搭后、以上搭下的適宜密封搭接方式。（5）密閉艙室必要時采用絕熱設計，可有效防止內部結露積水。（6）飛機艙室在必要時采用通風、加熱等環境控制技術，環控系統要設計比較完善的除水裝置。（7）完善焊接結構和尺寸設計，以減少結構應力集中、應力疲勞和疲勞腐蝕[15]，控制和消除殘余應力、集中應力和裝配應力。（8）飛機空間設置合理，保證部位可達性良好。（9）搞好飛機配套成品如繼電器盒、印制電路板盒的機箱、機柜、插件三防（防濕熱、防鹽霧、防霉菌）設計工作，尤其是印刷電路應采用合適的三防涂覆技術。

2.4 采用有效的三防維護設備

長期在沿海地區服役的飛機，應配備防雨防曬蒙布、膠套和堵塞，配備通風車和微生物污染檢測設備等。

2.5 提高產品加工制造工藝水平

（1）在制造和維護工藝方面，采用諸如金屬表面涂覆、噴涂、電鍍、噴丸、清洗、潤滑等表面工藝防護措施，涂層和涂裝工藝可靠、合理有效，在生產過程中應避免酸、堿、鹽污染和表面防護層損傷。（2）產品在加工、裝配過程中，采取措施，避免損傷、應力集中或應力過大（尤其對于高強度鋁合金、高強度結構鋼），以免金屬結構氧化和應力腐蝕，保證產品零缺陷;選用適宜的熱處理方法與表面處理方法，改善材料金相組織，消除應力集中和變形;改善表面形狀和表面光潔度，圓滑過渡，避免結構件棱角和溝槽，防止金屬晶界腐蝕和應力腐蝕。（3）對易發生三防問題的電子產品，裝配上蓋前（用酒精、三氯三氟乙烷、專用清洗劑等）清除內部雜質，并保證氣密裝配。（4）使用諸如真空涂鍍、納米涂料（如二氧化鈦）等先進的離子鍍膜、氟碳涂料等新技術和新材料。（5）對于鉚接、螺紋連接、搭接等，必要時采用濕裝配，消除間隙和金屬電位差。

2.6 做好飛機淋雨試驗工作

充分做好飛機淋雨試驗工作，發現漏雨，及時采取修復措施。

2.7 加強飛機的檢查、保養和維護

（1）在濕度很大（相對濕度大于65%）的情況下，要用空調車，對飛機通風除濕：通常用溫度45℃-55℃干風，通風30min-45min;當飛行前通電檢查需要快速除濕時，用溫度60℃干風，通風10min-15min;對潮濕較敏感且有特殊要求的設備要視情通風除濕。實踐證明，經過通風除濕后的艙室相對濕度可降低到10%，能使飛機電器設備故障率明顯降低，提高飛機對沿海地區環境適應能力，減緩濕空氣對金屬表面腐蝕。（2）長時間停放狀態或處于潮濕環境的飛機，應加強通風、通電、晾曬、除濕除潮、潤滑、清洗、除銹防護、發動機試車等保養維護工作，正確使用飛機清洗劑、防銹劑、緩蝕劑保養飛機，使用GT-1、GT-2等發動機流道專用清洗劑清洗發動機[17];小航線或沿海地區、潮濕季節飛行，為防止燃油系統微生物污染，從飛機、加油車、儲油罐、母艦油艙的放沉淀活門放出燃油水分和雜質時，應縮短放油間隔、加大燃油放油量[16];確保飛機排水防潮和通風情況良好。（3）在春夏換季時，應更換飛機軟油箱與壁板之間的滑石粉。（4）沿海地區，發動機工作時會吸入海霧、油煙及塵埃，油垢沉積于壓氣機葉片，須定期用專用清洗劑清洗發動機流道，使發動機流道清潔暢通，發動機推力和性能得到恢復。（5）定期測量飛機線路的電阻，以判斷電路的絕緣性、通斷性，加強對飛機搭鐵線搭鐵電阻的檢查工作，必要時噴涂TL-19和TX-1導電漆。（6）用專用清洗劑（如GLX-40、GLQ-045）清洗飛機蒙皮，嚴禁用洗衣粉、肥皂等非指定清潔劑清洗飛機蒙皮。（7）縮短飛機（如飛機蒙皮、螺栓、鋼索等）的檢查、清洗、潤滑等保養和修復工作周期[18]。（8）加強飛機和發動機等產品的三防維護檢查工作：檢查容易進水艙室的電纜、導線線束用硅膠布包扎良好，檢查內部應無發霉、變質現象;檢查含有各類膠質和有機器件，如各類行程開關等不應碎裂、變形;檢查配電盒、繼電器、接觸器等電器件蠟封不應融化;檢查機件表面無腐蝕、無霉菌、無灰塵或其他污染物;檢查飛機產品不受潮濕、鹽霧、霉菌影響而腐蝕、損傷;檢查涂層表面無縮孔、橘皮、管隙、針孔（坑洞）、痱泡、剝落、皸裂、起皺、分層、白霧、失光、污染等現象;查看飛機鋼索是否出現潤滑脂變質、缺少、過多，鋼索是否出現腐蝕凹坑或斷絲現象;注意結構尖角、死角、縫隙處是否有霉菌和腐蝕現象[19];檢查飛機防雨口蓋膠質是否良好、是否滲漏雨水。（9）對容易腐蝕的縫隙在清洗處理后，實施灌膠防護。（10）及時檢查輪艙、發動機艙與其它暴露的電纜接線裝置，尤其是起落架上、機身底部、尾部電纜的包扎情況，對于容易發霉、腐蝕的插頭要采取清洗（用酒精）、包扎（如用熱縮管、屏蔽防護套）、灌密封絕緣膠（如用有機硅橡膠GN512、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等）等絕緣處理。（11）普通螺釘、螺帽受配合公差限制，鍍鋅層較薄，擰緊時鍍鋅層容易受到破壞，可采用有較好流動性的硅橡膠（如401硅橡膠）或透明清漆點涂在螺紋中部、再上緊，可避免螺紋間縫隙腐蝕。（12）對結構件腐蝕損壞處應及時維修，將腐蝕性物質及銹跡預處理干凈，再用鈍化、發藍等化學方法處理，最后噴涂底漆和面漆，對于無法修復的銹蝕結構應及時向設計部門反映;結構件在銼修后應采用涂層保護措施。（13）飛機涂層表面避免損傷、劃傷、開裂、磨損、沉積、腐蝕、老化，發現問題及時修理。

3 結語

飛機三防工作是一項復雜的系統工程，只有在飛機設計、加工、制造、維護、保養等方面，合理選材、優化結構設計、加強表面防護、實時通風干燥、勤檢查、勤保養，才能保證沿海地區飛機的出勤率和飛行安全。

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