航天工程论文
我国从国外引进的某型直升机近年来逐步进入老龄阶段，部队在日常维护中无法对直升机机身内部结构进行检查修理，机身内部结构框架在大修时也无法进行更换，只能进行修理，恢复表面漆层。按照腐蚀防护和日历寿命要求，机身内部结构在整个服役周期内应保证在所处的环境下不会产生造成功能失效的腐蚀，或者由于腐蚀而造成结构损伤容限超标而无法实施有效的经济修理。随着该型直升机服役时间增长，腐蚀呈现较快的发展趋势，即腐蚀部位增加，腐蚀程度加剧[1-2],有必要掌握机身内部结构腐蚀状况，采取必要的腐蚀防护措施，减少腐蚀损伤。
1 内部结构主要腐蚀情况与原因分析
某型直升机的机身为变截面、全金属、半硬壳式结构。它包括前机身、中机身、尾梁和尾斜梁四个部分[3].在笔者参与的调研中，发现部分内部结构的腐蚀情况比较恶劣，对直升机的日常使用造成了一定影响，同时对直升机的大修也造成了一定的经济损失，有必要在今后的使用与维护中多加关注，腐蚀较多的部位主要有直升机的13框、部分部附件安装支座、货舱地板内部、机身漆层下方的蒙皮等部位。
1.1 机身主承力框与部分部件安装座腐蚀
经调研，直升机大修厂技术人员发现13框下框板腐蚀现象普遍，部分直升机腐蚀故障严重。如图1a所示，是2014年12月2日大修厂对某直升机故检时发现中机身13框框板腐蚀严重的现象，局部最深处约为2mm,其他部位深度为0.4~1 mm,面积约为148 cm2.该腐蚀部位处于货桥收放处，部队日常维护时，不易进行检查。
机身隔框上的部分部件安装座也比较容易腐蚀，如有主减速器撑杆的安装座、外挂油箱安装座、发动机的2个安装座、货舱两侧武器挂架的安装座等。从图1b中可见，这部分的部附件安装座腐蚀比较严重，需要在日常维护中加以关注。
1.2 货舱地板内部与机身顶部镁合金等结构腐蚀
直升机在日常使用维护中，水分、油液和杂质容易渗入地板内部，由于直升机停放时存在4°35′停机角，地板内存留的液体和杂质向机身后部流淌，虽设计有排水孔，但仍有积水无法排除，形成局部腐蚀环境，使地板内部结构腐蚀，如图2所示。该型机中机身顶部风扇舱镁合金围框和10框操纵组合件的腐蚀情况如图3所示。
1.3 蒙皮腐蚀
直升机在铆钉、螺钉等连接部位没有采用“湿装配”工艺，蒙皮搭接部位也没有进行密封，导致潮湿空气、腐蚀介质从螺钉、铆钉连接边缘和蒙皮接缝进入搭接部位内部，导致蒙皮腐蚀，如图4a所示。由于腐蚀产物体积比原金属体积大，造成“枕垫效应”,甚至导致铆钉断裂。
由于直升机机体表面涂层出现微小裂纹，腐蚀介质进入涂层内部，造成机体蒙皮表面点蚀，如图4b所示。蒙皮表面点蚀比较隐蔽，表面涂层没有明显的失效迹象，在直升机大修去除表面涂层后才能发现。点蚀向金属纵深发展，形成疲劳源，对结构和材料强度破坏严重。
外挂油箱通过4根箍带与机身固定，外挂油箱与机身之间铺设一层胶垫或防弹层，防止机身与外挂油箱铆钉之间的振动磨损。外挂油箱上部安装蒙皮盖板，封闭外挂油箱与机身之间的缝隙。上述结构不能保证外挂油箱与机身之间缝隙完全密封，在日常使用维护中，雨水、清洗液、油液、含盐雾的潮湿空气、灰尘、杂草等进入外挂油箱与机身之间缝隙，长期积累无法排出，形成腐蚀性较强的电解液，造成机身表面漆层变色、鼓包、脱落等，机体铝合金与电解液直接接触，出现严重的电化学腐蚀。如图5a所示，金属蒙皮均出现普遍而且严重的腐蚀，最深的腐蚀坑深度达到0.84 mm,接近穿孔。发动机主减舱地板由货舱顶棚上部隔框、桁条和钛合金蒙皮铆接而成，是发动机、主减速器、液压系统、操纵系统等重要部附件安装平台，也是直升机顶部维修工作平台。在日常维修中，机务维修人员在直升机顶部进行维修，经常踩踏地板，使地板表面漆层磨损失效。同时维修中滑油、燃油和液压油难免会溅落到地板，混合灰尘、雨水形成油泥，附着在蒙皮表面，甚至造成地板排水孔堵塞。形成潮湿腐蚀环境，造成地板蒙皮腐蚀，如图5b所示。上述腐蚀具有一定隐蔽性，在大修去除表面漆层时才能发现。
1.4 其他内部结构腐蚀
1）电瓶舱腐蚀。酸性、碱性电瓶在安装拆卸过程中，酸碱溶液渗漏造成电瓶舱内滑轨、滑条和口盖等零部件腐蚀，如图6a所示。
2）外挂油箱腐蚀。外挂油箱和整流罩之间、机体之间没有进行密封处理，灰尘、维修时洒落的油液、雨水、空气中腐蚀介质等进入外挂油箱与整流罩、机体之间空隙并无法排出，形成恶劣的腐蚀环境，造成油箱腐蚀，如图6b,c所示。在油箱与吊带之间安装毛毡进行减震与防止磨损，但是毛毡吸附水分，造成吊带严重腐蚀。
2 大修厂加强内部结构腐蚀防护措施建议
2.1 选用高性能防护涂料
1）TB06-9聚氨酯底漆+TS96-71含氟聚氨酯无光磁漆。某课题组对首翻期内和国内大修直升机腐蚀情况对比中发现，同一部队直升机的相同部位，国内大修后直升机漆层失效比首翻期内直升机早，且腐蚀程度严重，说明大修选用国产漆腐蚀防护性能比俄罗斯漆性能差。经调研航空防腐涂层技术发展和相关对比试验，TB06-9聚氨酯底漆或H06-1012H（环氧聚酰胺底漆），配合TS96-71含氟聚氨酯无光磁漆，其腐蚀防护性能等优于传统的涂料，在飞机典型外露部位加速试验环境谱下，可以使铝合金结构满足首翻期10年，翻修间隔9年的日历寿命使用要求。
2）航空纳米复合涂料[4].随着纳米技术不断向涂层研究领域渗透，纳米复合涂层日趋成熟。空军航空装备研究院联合中科院金属所针对我国飞机的使用情况、服役环境和结构腐蚀特点，开展IMR系列军用飞机结构新型纳米复合涂料（IMR-11纳米复合防腐底漆+IMR-21纳米复合防腐面漆）的研发与应用研究。经过抗紫外线老化评定试验（1个试验周期为24h,其中紫外线照射时间为14 h,温度为（50±2）℃，相对湿度为 50%±5%;湿热暴露时间为 10 h,温度为（40±2）℃，相对湿度为90%±5%），干、湿交替环境下抗腐蚀性能试验（温度为（40±2）℃，相对湿度为80%±5%,腐蚀溶液采用蒸馏水配置5%NaCl+0.208%NaHSO4溶液，滴加少量的稀 H2SO4,使 pH 值达到 4~4.5.每个浸润周期为60 min,其中15 min试件浸入溶液，45 min在溶液外接受远红外烤灯照射）和综合环境谱下的抗腐蚀性能试验，与现役飞机防护涂层相比，IMR纳米复合涂层抗典型环境腐蚀性能显着提高。
2.2 加强结构密封
1）螺接和铆接采用“湿装配”工艺。机身螺接和铆接结构，由于孔或螺纹的存在，产生几何不均匀性，引起一系列的力学效应，如挤压、磨损、应力集中和疲劳等，进而引起紧固件与被连接件间微小的间隙与振动，造成表面防护涂层脱落或开裂，使潮湿气体或腐蚀介质侵入，从而发生腐蚀。从国外引进的某型直升机在设计和生产过程中没有过多考虑腐蚀防护，机身螺接和铆接没有采用“湿装配”工艺进行密封处理，机身连接部位易于出现腐蚀。因此建议大修厂在进行机身结构连接装配时，尽量采用“湿装配”工艺，对螺接和铆接部位进行密封处理，提高连接件抗腐蚀能力。
2）加强内部结构密封。尾梁、货舱地板、发动机主减舱地板（货舱顶棚）和中机身外挂油箱安装区等部位，均属于内部封闭结构。尾梁的蒙皮接缝、天线安装座和检查口盖；货舱地板蒙皮搭接部位、系留环、检查口盖；发动机主减舱地板的蒙皮接缝、操纵组合件安装等蒙皮开口部位；外挂油箱与中机身上部接缝、外挂油箱与整流罩和盖板接缝等，均需要进行密封处理，防止潮湿空气、腐蚀介质、灰尘和使用维护中油液、水分进入内部，形成局部腐蚀环境。