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導(dǎo)讀:
本文從管理、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)等方面系統(tǒng)介紹了海洋環(huán)境下飛機(jī)腐蝕防護(hù)與控制的現(xiàn)狀,分析了國內(nèi)外存在的差距,并提出了一系列措施,以推動我國飛機(jī)全壽命期的腐蝕防護(hù)與控制體系的建立以及防腐技術(shù)水平的提升。
現(xiàn)狀
一、型號腐蝕防護(hù)與控制管理體系
隨著裝備“適海性”要求的提出,自2014年,我國在型號研制中陸續(xù)設(shè)立了腐蝕專業(yè)并列為關(guān)鍵技術(shù),明確了型號全壽命期、全系統(tǒng)腐蝕防護(hù)與控制工作內(nèi)容,初步建立了涵蓋頂層要求、過程管理、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、生產(chǎn)制造及使用維護(hù)的腐蝕防護(hù)與控制設(shè)計(jì)及管理體系,強(qiáng)化型號腐蝕專業(yè)任務(wù)分解及流程管控;按照飛機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和局部環(huán)境嚴(yán)酷性等級,進(jìn)行精細(xì)化防腐蝕設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)了部分高性能涂層及耐蝕材料的工程化應(yīng)用;針對海洋特殊的服役環(huán)境,首次對機(jī)載設(shè)備開展了腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì),基于機(jī)載產(chǎn)品安裝環(huán)境及嚴(yán)酷性等級,制定了一套新的腐蝕環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);針對涉及生產(chǎn)制造的各環(huán)節(jié)提出腐蝕防護(hù)與控制要求,并從頂層工藝文件、制造指令文件、制造現(xiàn)場三方面進(jìn)行符合性審查,確保了設(shè)計(jì)措施的落地。
二、防腐技術(shù)體系
近年來國內(nèi)開展了飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗腐蝕綜合設(shè)計(jì)、腐蝕防護(hù)體系、環(huán)境譜編制、腐蝕損傷評估、腐蝕維修等技術(shù)研究,以及新一代飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗腐蝕設(shè)計(jì)、飛機(jī)腐蝕損傷評估、護(hù)航直升機(jī)防腐蝕維護(hù)、飛機(jī)高效抗腐蝕防護(hù)體系等技術(shù)研究。為飛機(jī)在全壽命期內(nèi)實(shí)現(xiàn)腐蝕防護(hù)與控制提供了設(shè)計(jì)技術(shù)方法,形成了腐蝕損傷評估分析和加速試驗(yàn)的技術(shù)基礎(chǔ),初步構(gòu)建了涵蓋使用環(huán)境評定、表面防護(hù)技術(shù)、抗腐蝕設(shè)計(jì)、腐蝕損傷分析與驗(yàn)證、腐蝕損傷維修的航空裝備腐蝕防護(hù)與控制技術(shù)體系,如圖1所示。
在使用環(huán)境評定方面,開展了基本環(huán)境譜編制技術(shù)及環(huán)境譜當(dāng)量化技術(shù)研究,累積了北部海域、東部海域、南部海域等地區(qū)五年以上的腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù),編制了針對不同使用模式的多個(gè)飛機(jī)的基本環(huán)境譜和試驗(yàn)加速譜,并依此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)工作。
在表面防護(hù)技術(shù)方面,高速火焰噴涂、微弧氧化、電泳涂裝、離子鍍鋁等一批新型防腐工藝研究取得突破,部分工藝已在新研裝備上開展了工程應(yīng)用,研制的高性能防腐蝕涂料、低密度密封劑、潤滑材料等防腐材料已在新研裝備上開展應(yīng)用。在抗腐蝕設(shè)計(jì)技術(shù)方面,新研飛機(jī)型號上開展了防腐蝕材料選用、防腐蝕密封設(shè)計(jì)、通風(fēng)排水設(shè)計(jì)、防腐蝕裝配等技術(shù)應(yīng)用,選用的材料體系已部分替換為耐蝕性更高的材料。在腐蝕損傷分析與驗(yàn)證方面,開展了腐蝕損傷評估及防護(hù)技術(shù)、多位腐蝕損傷評估技術(shù)、典型組合件腐蝕損傷評估技術(shù)、選擇性增強(qiáng)結(jié)構(gòu)腐蝕損傷評估技術(shù)等研究,相關(guān)成果在型號日歷壽命評估中得到了應(yīng)用。在腐蝕損傷維修方面,開展了腐蝕在線監(jiān)測、腐蝕損傷復(fù)合材料修補(bǔ)等技術(shù)研究,并取得了一定成果,開發(fā)了清洗劑、緩蝕劑等飛機(jī)日常維護(hù)用品,并在部分型號上開展了工程應(yīng)用。
三、標(biāo)準(zhǔn)體系
在標(biāo)準(zhǔn)方面,近年來,國內(nèi)以航空工業(yè)605所為主對現(xiàn)行的航空裝備腐蝕防護(hù)與控制相關(guān)標(biāo)/規(guī)范進(jìn)行了體系化梳理,構(gòu)建了涵蓋頂層設(shè)計(jì)管理、材料、標(biāo)準(zhǔn)件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面處理及質(zhì)量控制、涂層及質(zhì)量控制、環(huán)境及試驗(yàn)、生產(chǎn)制造工藝、使用維護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范等的腐蝕防護(hù)與控制標(biāo)準(zhǔn)體系,如圖2所示
四、試驗(yàn)考核體系 近年來,航空裝備的腐蝕防護(hù)試驗(yàn)方法和配套的試驗(yàn)?zāi)芰θ〉昧溯^大突破,可初步滿足飛機(jī)的腐蝕防護(hù)評估工作,主要體現(xiàn)在:一是制定了可涵蓋“低氣壓、高溫、低溫、溫度沖擊、溫度—高度、太陽輻射、紫外老化、濕熱、霉菌、鹽霧、砂塵、周浸、振動、酸性大氣”等十五項(xiàng)單一環(huán)境要素的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),包括有:GJB 150A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》、GJB 74.6-1985《軍用地面雷達(dá)通用技術(shù)條件環(huán)境條件要求和試驗(yàn)方法》、GJB 8709-2015《火箭炮試驗(yàn)方法》等十余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),可有效指導(dǎo)飛機(jī)金屬材料、非金屬材料、電子元器件等防腐工藝缺陷篩選試驗(yàn);二是以型號壽命評估需求為牽引,制定了多個(gè)飛機(jī)型號的加速腐蝕試驗(yàn)方法,有效的支撐了飛機(jī)的壽命評估;三是基于“積木式”(材料-典型件-部件-系統(tǒng))試驗(yàn)理念,結(jié)合近年來飛機(jī)服役模式的改變,初步搭建了大部件、大系統(tǒng)腐蝕環(huán)境-功能試驗(yàn)方法,可對裝備部件或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的材料、表面鍍層、表面防護(hù)體系、裝配設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動、功能等進(jìn)行全面、多方位環(huán)境適應(yīng)性考核,并通過對部件或系統(tǒng)的姿態(tài)、功能進(jìn)行模擬設(shè)計(jì),可真實(shí)反映環(huán)境對部件或系統(tǒng)的影響;四是針對裝備由內(nèi)陸逐漸轉(zhuǎn)向沿海、島礁的環(huán)境需求,打破了機(jī)載設(shè)備原有的“三防”試驗(yàn)要求,制定了新的指標(biāo)要求,并引入了酸性鹽霧的考核項(xiàng)目。
一、腐蝕防護(hù)與控制管理體系
美國國防部為了加強(qiáng)飛機(jī)的腐蝕防護(hù)與控制管控,明確了國防部、各軍種、工業(yè)部門各級管理機(jī)構(gòu)的職責(zé),并成立腐蝕政策與監(jiān)督辦公室,負(fù)責(zé)確定腐蝕預(yù)防工作的需求和目標(biāo),制定腐蝕預(yù)防與控制策略,并監(jiān)督這些策略的實(shí)施,形成了一套貫穿裝備全壽命期的管理體系,如圖3所示。
相比國外,國內(nèi)飛機(jī)腐蝕防護(hù)與控制在管理上還有一定差距,沒有建立專門的腐蝕防護(hù)管理體系,現(xiàn)有體系缺乏針對防腐工作的頂層策劃,資源不能統(tǒng)一使用,各主機(jī)及設(shè)備廠尚未具備腐蝕防護(hù)系統(tǒng)工程的理念,對腐蝕防護(hù)的重視程度不夠,型號設(shè)計(jì)師系統(tǒng)基本未設(shè)立獨(dú)立的腐蝕專業(yè);航空業(yè)內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的航空裝備腐蝕防護(hù)與控制管理流程,腐蝕防護(hù)涉及專業(yè)繁多,無法有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)之間的協(xié)調(diào)暢通;型號研制過程中未設(shè)立專業(yè)的腐蝕監(jiān)督及咨詢機(jī)構(gòu),對腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性把關(guān)不足。
二、腐蝕防護(hù)與控制設(shè)計(jì)體系
美國經(jīng)過多年的頂層規(guī)劃和各軍種經(jīng)驗(yàn),形成了一套貫穿裝備全壽命期的腐蝕防護(hù)與控制設(shè)計(jì)體系,對于裝備研制階段、定型階段、服役階段和服役后期各階段的腐蝕工作均由明確部署和安排,如圖4所示。
國內(nèi)目前由于尚未形成統(tǒng)一的腐蝕防護(hù)與控制設(shè)計(jì)體系,設(shè)計(jì)階段、制造階段、使用維護(hù)各階段的工作目標(biāo)和內(nèi)容尚不明確,新的使用環(huán)境/使用模式理念未深入貫徹,存在防腐蝕設(shè)計(jì)不全面、防腐技術(shù)及材料未能廣泛應(yīng)用、試驗(yàn)驗(yàn)證與鑒定要求不統(tǒng)一、維護(hù)措施不系統(tǒng)等問題。大多主機(jī)廠所和設(shè)備廠家不重視機(jī)載設(shè)備的腐蝕防護(hù),很多設(shè)計(jì)方法沿用于陸基型號,環(huán)境要求不統(tǒng)一、環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證不充分,產(chǎn)品故障率高;缺少對于生產(chǎn)制造過程的腐蝕管控,因制造導(dǎo)致的腐蝕問題頻發(fā);缺少裝備腐蝕防控的定量技術(shù)指標(biāo),在試驗(yàn)鑒定環(huán)節(jié)未設(shè)置腐蝕試驗(yàn)進(jìn)行考核評估。
三、防腐技術(shù)體系
國內(nèi)在結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)與控制技術(shù)方面開展了較系統(tǒng)研究,但適用于特殊環(huán)境、特殊功能的防護(hù)材料及工藝仍存在短板,海洋環(huán)境下航空裝備及地面設(shè)備涂層老化、涂層下基體腐蝕等問題突出,裝設(shè)備停放及儲存期間缺乏有效防護(hù),燃油箱、機(jī)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)載成附件等霉菌腐蝕問題頻發(fā),運(yùn)動機(jī)構(gòu)因腐蝕磨損而發(fā)生卡滯、功能失效;腐蝕損傷預(yù)測及分析技術(shù)尚處于基礎(chǔ)研究階段,綜合腐蝕環(huán)境要素試驗(yàn)方法及部件/系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境-載荷/功能試驗(yàn)方法還未形成標(biāo)準(zhǔn);適應(yīng)當(dāng)前使用環(huán)境和任務(wù)模式的腐蝕損傷檢測技術(shù)及維護(hù)技術(shù)較為薄弱,尤其是腐蝕損傷檢測方面,目前仍以目視檢查為主,缺乏對隱蔽腐蝕的快速檢測技術(shù)。
機(jī)載設(shè)備受高溫、高濕、高鹽霧等惡劣海洋環(huán)境的侵蝕作用,電子設(shè)備機(jī)箱機(jī)柜、設(shè)備殼體、電纜及電連接器等出現(xiàn)大量腐蝕,導(dǎo)致故障頻發(fā)、維修成本劇增。在部分新型號的研制工作中,開展了腐蝕防護(hù)與控制設(shè)計(jì)研究工作,初步建立了一套腐蝕環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但是,目前機(jī)載設(shè)備的腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)不能滿足新環(huán)境/任務(wù)模式下的機(jī)載設(shè)備腐蝕防護(hù)控制需求,在役裝備基本沒有開展機(jī)載設(shè)備的腐蝕防護(hù)與控制工作。
四、試驗(yàn)考核與標(biāo)準(zhǔn)體系
飛機(jī)腐蝕防護(hù)試驗(yàn)方法目前還存在不統(tǒng)一、不完善的問題,仍需進(jìn)一步規(guī)范的地方,主要體現(xiàn)在:一是GJB 150A、GJB 4、GJB 349、GJB 2502.5等腐蝕環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足飛機(jī)南部海洋島礁使用的模式需求,需要進(jìn)一步校訂后重新發(fā)布;二是加速腐蝕試驗(yàn)方法和大部件、大系統(tǒng)腐蝕環(huán)境-功能試驗(yàn)方法的編制、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)判據(jù)等還未形成標(biāo)準(zhǔn),仍是各個(gè)飛機(jī)自成一套理論;三是腐蝕防護(hù)鑒定試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)還未制定,考核判據(jù)沒有明確;四是還未建立機(jī)載設(shè)備“積木式+全壽命期”兩個(gè)維度的腐蝕環(huán)境適應(yīng)性評價(jià)指標(biāo)體系,尤其是對尚不成熟的或特殊部位/設(shè)備產(chǎn)品,急需形成規(guī)范和實(shí)施指南。
措施及建議
一、構(gòu)建腐蝕防護(hù)管理與設(shè)計(jì)體系
基于國內(nèi)現(xiàn)狀,借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),貫徹腐蝕系統(tǒng)工程理念,建立飛機(jī)全壽命期的腐蝕防護(hù)與控制管理體系,從頂層明確各階段的腐蝕防護(hù)與控制管控要求,制定暢通、有效的腐蝕防護(hù)與控制技術(shù)決策、技術(shù)協(xié)調(diào)和監(jiān)督管控流程,規(guī)范研制各個(gè)階段中的腐蝕防護(hù)與控制設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、工藝、管理工作。同時(shí)推動以機(jī)關(guān)抓總,各承制單位參與的飛機(jī)腐蝕防護(hù)與控制組織機(jī)構(gòu),作為飛機(jī)腐蝕防護(hù)與控制工作的咨詢、監(jiān)督和檢查機(jī)構(gòu),確保腐蝕防護(hù)性能滿足研制總要求,并以服役環(huán)境嚴(yán)酷的新研型號為試點(diǎn)進(jìn)行推廣。
二、專項(xiàng)突破提升防腐技術(shù)水平
針對飛機(jī)使用中已暴露的腐蝕問題,基于腐蝕防護(hù)與控制技術(shù)體系,結(jié)合未來新環(huán)境/新使用模式下飛機(jī)的使用需求,從提升飛機(jī)的完整性,任務(wù)出勤率出發(fā),按輕重緩急的基本思路,優(yōu)先解決當(dāng)前影響飛機(jī)使用及安全的緊迫問題,開展飛機(jī)儲存用新型防腐保護(hù)膜、富鋁涂層、綜合性防霉除霉技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)研究,突破機(jī)載設(shè)備防腐蝕專項(xiàng)技術(shù)瓶頸,針對飛機(jī)腐蝕損傷檢測、特殊環(huán)境下的腐蝕控制及預(yù)防、腐蝕數(shù)字化仿真模擬、腐蝕智能化專家診斷評估、自潤滑防腐蝕等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究,取得理論和應(yīng)用突破。
三、加快完善腐蝕防護(hù)試驗(yàn)考核體系和標(biāo)準(zhǔn)體系
針對多環(huán)境要素耦合條件下的腐蝕環(huán)境-功能的試驗(yàn)評價(jià)、鑒定體系不完善,試驗(yàn)評價(jià)、鑒定標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展滯后現(xiàn)狀,緊密結(jié)合海洋背景飛機(jī)研制過程中環(huán)境適應(yīng)性需求,分析飛機(jī)部件/系統(tǒng)所處真實(shí)環(huán)境特點(diǎn),明確關(guān)鍵考核要素、考核方法、考核指標(biāo),改變以往以單一環(huán)境要素考核結(jié)構(gòu)、機(jī)載設(shè)備的不合理現(xiàn)狀,形成與現(xiàn)階段及未來飛機(jī)使用需求相匹配的,覆蓋材料、典型件、部件、系統(tǒng)的單一環(huán)境要素和多環(huán)境要素評價(jià)、鑒定標(biāo)準(zhǔn)。以部分型號為試點(diǎn),將部件/系統(tǒng)在多環(huán)境要素耦合條件下的環(huán)境-載荷/運(yùn)動/功能試驗(yàn)納入鑒定試驗(yàn)范疇,提高飛機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性,也為型號日歷壽命評定提供依據(jù)。
結(jié)束語
“十四五”時(shí)期是我國戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、由淺藍(lán)走向深藍(lán)的關(guān)鍵階段,新的使用環(huán)境及使用模式將給飛機(jī)的腐蝕防護(hù)與控制能力提出更高的要求。本文總結(jié)了飛機(jī)腐蝕防護(hù)與控制的現(xiàn)狀,分析了存在問題及原因,從體系建設(shè)方面提出了措施及建議,以推動我國飛機(jī)腐蝕防護(hù)與控制體系的構(gòu)建和關(guān)鍵技術(shù)的突破。
作者:馬紅星,劉成臣,劉元海,何衛(wèi)平
來源:環(huán)境技術(shù)
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