飞机结构腐蚀与防护浅谈

庄昕瑶

中国南方航空股份有限公司510700

摘要：飞机的运行环境相对复杂和恶劣，绝大多数客机和军用飞机在长期服役期间都会经历不同程度的结构腐蚀，该问题的发生降低了飞机运行的稳定性和安全性，并导致各种安全事故，造成严重的经济损失和人员伤亡。本文分析飞机结构腐蚀防护和控制方面存在的问题、原因和有效的控制措施，旨在优化和解决飞机结构腐蚀和各种安全事故的根源。

关键词：飞机结构；腐蚀防护；控制对策；

引言

在飞机的长期服役飞行过程中，机身结构引起的疲劳损伤程度会随着时间的推移而积累，在经历多次交变应力循环后，会出现机身结构腐蚀和疲劳损伤等问题，当机身结构发生严重腐蚀时，也会促进机身结构出现疲劳裂纹，为了确保飞机飞行安全，要做好飞机结构的防腐和控制工作。

1.飞机结构防腐研究的重要性及原则

1.1重要性

对于飞机来说，飞机结构的形式、制造材料的选择以及对运行环境的调查都是决定其安全性能的关键因素，结构腐蚀对飞机安全有重大影响，直接影响飞机的飞行安全和经济效益，在世界航空史上，因结构腐蚀引起的责任事故数不胜数，尽管飞机是现代安全的交通工具，但一旦发生事故，飞机内乘客的存活率极低，例如，1985年，一架日本客机发生结构腐蚀，机翼直接断裂，导致飞机坠毁，机内500人无人生还；彗星客机、战斗机和其他飞机在美国的坠毁是具有广泛国际影响的典型事故，其主要原因是飞机内部结构和机翼内部积水，导致飞机结构中的氯离子、硫化物和其他物质与潮湿的空气或水发生化学反应，导致飞机内部金属腐蚀，最终导致飞机坠毁。

同时，飞机的结构腐蚀不仅威胁到人们的安全，也给飞机用户带来了巨大的维修负担，从维修的角度来看，飞机的内部结构和工作系统是复杂的，所需的控制设备和方法也不同，飞机遇到问题后，所需的维修费用较高，维修后的飞机性能大大降低，不利于飞机后期飞行，因此，在设计和生产过程中应充分考虑飞机的腐蚀条件，腐蚀控制不仅可以延长结构的使用寿命，确保飞行安全，还可以降低飞机维修成本；其次，结构腐蚀和防腐应始终贯穿飞机的整个使用寿命，应把发生飞机主要结构（PrimaryStructure）/疲劳关键结构件(FatigueCriticalStructure)和CPCP列出的其他结构件上的腐蚀控制在1级或更好的水平上，应定期以上部件进行清洁和检查，全面分析飞机内外部结构是否存在隐性腐蚀，及时处理飞机上的结构腐蚀，确保飞行安全。

1.2原则

第一，正确认识和规范飞机运行、寿命和防腐之间的关系，首先，必须熟悉设备的运行条件、功能和使用寿命，为制定防腐措施奠定基础；其次，仔细选择耐用部件，更换周期长，并采取适当的预防措施；第三，如果难以检查、修理、更换或维护昂贵的结构，应采取适当的防腐措施，以最大限度地延长其使用寿命；第四，对难以检查、修理和更换的零部件和结构，应定期进行检查和操作，必要时进行更换。

第二，全面了解飞机及其部件的结构和工作条件，首先，根据飞机设计的运行要求，充分了解和分析运行条件，及早发现运行中潜在的腐蚀现象；其次，除了结构，还需要研究结构不同部件的局部应用条件，以便快速识别和解决部件的腐蚀问题。

第三，飞机设计应充分考虑结构材料的特性，飞机复杂多变的结构对用户的安全至关重要，损坏内部结构不仅会影响飞机的正常使用，还会影响飞机的使用寿命，因此，在设计过程中，要选择耐腐蚀、性价比高、加工能力强的材料，以满足机械性能要求。

2.飞机机身结构腐蚀问题

2.1问题成因

从整体机身结构来看，飞机结构腐蚀问题的主要原因是在长期飞行和服役过程中，分布在环境中的外部介质的持续干扰和影响，导致腐蚀发生。例如，近年来，随着材料科学的不断优化和提高，绝大多数车身结构壳体材料都得到了更新和替代，具有更好的耐腐蚀性，但是，在飞行过程中在飞机上服役期间，任何结构材料都会受到分布在外部环境中的介质的持续腐蚀，这不能完全避免上述腐蚀反应的发生，这也是飞机结构腐蚀问题的主要原因。

从飞机整体结构中不同的特定零部件和附属结构来看，这是由于某些零部件和结构的分布相对隐蔽，在飞机机身结构的日常维护中，很难对这些类型的结构和部件进行日常检查和防腐维护，例如，我国某军用直升机机身结构中油箱安装座、武器架安装座、架板等零部件和结构的分布较为隐蔽，无法对高频飞机结构进行全面分解和维修，从而加速这些部件和结构的腐蚀速率，一些模型具有极其复杂和恶劣的工作环境，导致结构腐蚀问题的概率和程度显著增加。

2.2常见的飞机结构腐蚀

（1）电化学腐蚀是指由飞机金属部件和电解质组成的两个电极之间的氧化还原反应。

（2）应力腐蚀是最常见和最有害的，应力腐蚀开裂通常发生在重载飞机结构中，占旧飞机腐蚀损伤事故的40%至60%。

（3）隙间腐蚀（也称为浓差腐蚀）是由金属表面的局部极化引起的，通常，隙间腐蚀是由暴露于停滞液体的金属表面的局部氧化引起的（即，在水进入间隙后，电势差由间隙开口与间隙的中间和底部之间的含水量差形成），在飞机登机口，飞机地板结构等含氧量高的缝隙处。

（4）坑点腐蚀（或剥离腐蚀、剥落腐蚀），其特征是金属表面的分层隆起和剥离，主要发生在锻造零件、液压零件、挤压型材和棒材中。

（5）丝状腐蚀，其特征是在铝涂层和漆膜之间产生细小的纤维状腐蚀产物，通常情况下，紧固件的油漆层在老化后会出现裂纹，由于湿气、湿气、液压油或润滑油的进入而发生腐蚀。

（6）摩擦腐蚀是指两个相互连接的结构部件的相对振动或振荡导致磨损，而新的磨损表面暴露在外，加速腐蚀，通常发生在机翼安装点、机身对接点、机翼安装螺栓等处。

2.3飞机腐蚀损伤等级

2.3.1

1级腐蚀

在两次连续的检查之间发生的腐蚀是局部腐蚀，且除腐深度没有超出厂家规定的限制(如在SRM，SB等文件中的规定)；或者，在两次连续的检查之间发生的腐蚀是漫延腐蚀，且可通过除腐修

理，除腐深度远低于厂家规定的限制；或者，腐蚀损伤已经超出限制，但腐蚀是由意外事件引起，在同一机队中并非典型情况（如水银溢出造成的腐蚀）；或者,同一机队在过去几年的经验表明，在两次连续的检查之间发生的仅是轻微的腐蚀，但多次累计的除腐深度导致最近的检查中，结构件的腐蚀超出限制。

2.3.2

2级腐蚀

在两次连续的CPCP检查之间发生的腐蚀，其除腐深度已经超出限制，

需要进行修理/加强，或者需要全部或部分地更换SRM上列出的结构部件、元件，但并不需要紧急适航关注，且腐蚀起因为非偶然因素；

或者，在两次连续的CPCP检查之间发生的腐蚀是漫延腐蚀，要求除腐，且一处除腐深度接近限制。

2.3.3

3级腐蚀

在首次检查或后续检查中发现，腐蚀严重危及适航，需要立即采取措施的紧急情况，如立刻对整个机队进行普查，并根据普查结果采取解决措施。

3.飞机结构腐蚀防护与控制对策

3.1腐蚀的去除

去除腐蚀的常用方法包括化学方法和机械方法，化学方法通常只用于铝蒙皮表面的局部腐蚀，而机械去除腐蚀可用于中度至重度腐蚀，尤其是结构复杂的部件和较厚的蒙皮。

3.1钢部件腐蚀损伤的清除和防护。

首先，用汽油或清洁剂清洁表面，然后用钢丝刷、钢丝棉或细砂纸打磨腐蚀区域，直到所有暴露的金属表面都暴露出来，小心操作，避免损坏未腐蚀区域，腐蚀区域完全清除后，用汽油或清洁剂彻底清洁，并干燥15-20分钟。

3.2铝部件腐蚀损伤的清除和防护。

首先用汽油或清洁剂清洁表面，然后用细砂纸打磨腐蚀区域，直到金属表面完全暴露出来，小心操作，避免损坏未腐蚀区域，腐蚀区域完全清除后，用汽油或清洁剂彻底清洁，并干燥15-20分钟。

3.3去除和保护玻璃纤维部件的腐蚀损伤。

首先，用丙酮清洁表面，然后用铜刷和细砂纸打磨腐蚀区域，小心操作，避免损坏未腐蚀区域，用刷子清除玻璃纤维粉末，然后用浸有丙酮的布擦洗表面以去除灰尘，然后用风扇干燥，完全干燥后，用环氧树脂重新涂漆，自然固化24小时，最后涂环氧底漆。

3.4消除紧固件的腐蚀损伤。

可拆卸盖的螺栓、螺钉和连接螺栓表面腐蚀或锈蚀时，腐蚀严重的应更换，对于轻度腐蚀的，应清除腐蚀物并涂油进行保护处理。

3.5去除外表面埋头铆钉的腐蚀。

外表面埋头铆钉因积水等原因会呈丝状腐蚀，当发生这种腐蚀时，应首先清除周围的腐蚀污垢，然后用汽油清洗，最后喷涂相同颜色的表面涂料，腐蚀严重的应更换。

3.2加强日常的防腐蚀维护

3.2.1定期清理

保持飞机结构表面的清洁是飞机防腐的基本要求，在飞机的使用和维护过程中，不可避免地会积聚沙子、灰尘、碎片和其他腐蚀性介质，如果这些物质不能及时清理，它们会相互影响，吸收水分，加剧腐蚀，金属屑不仅会划伤飞机表面，破坏机身表面的保护层，还可能与零部件的基底金属材料发生电化学腐蚀，其他污染物可能直接腐蚀飞机结构，因此，要定期清洁飞机表面并彻底清除，定期清洗是一种简单有效的防腐措施。

3.2.2做好防湿防潮工作

机场使用和停放的飞机经常受到环境中腐蚀源和介质的侵蚀，尤其是在腐蚀破坏更严重的恶劣、高温和潮湿的沿海地区，因此，露天停放的飞机应覆盖防雨布，以保持通风和排水口的畅通，并为飞机提供排水，同时，发动机应定期通电，并进行加热和除湿测试。

3.3提高复合材料用量

在传统飞机设计和制造领域，出于成本考虑，飞机制造商更喜欢使用铝合金材料建造飞机机身结构，然而，从整体性能来看，尽管铝合金材料具有综合性能优异、成本低等应用优势，但其耐腐蚀性差限制了飞机的使用寿命，随着材料科学的不断优化和完善，以及各种新型复合材料的出现，与铝合金飞机机身结构相比，复合材料机身结构具有更好的耐腐蚀性、结构强度和密封性能，因此，通过增加复合材料的使用量，可以实现飞机结构耐腐蚀性的优化，降低结构腐蚀和各种飞行安全问题的概率。

3.4选择合理的检修模式

首先，受到飞行任务和维护成本等因素的限制，绝大多数飞机型号在其数十年的使用过程中只进行了大约四次全面的故障检查，很难及时发现、预防和解决各种类型的机身结构腐蚀问题，因此，要适当增加飞机机身结构日常维护工作的强度和频率，最大限度地降低各种结构腐蚀问题发生的概率，并将飞机结构腐蚀问题的影响范围和损失程度控制在一定范围内。

此外，应合理设置飞机结构维修的频率和时间，例如，军用飞机的日常维护业务包括定期检查和季节性维护，绝大多数军用飞机的蒙皮结构往往在出厂和服役后的两到四年内表现出一定程度的腐蚀，因此，在这段时间内，还需要优先进行定期和季度检查相结合的检查，并对飞机蒙皮进行全面的维护操作，当飞机服役期间出现各种异常操作和结构变形（如机身表面结构出现凹痕和膨胀）时，机组人员及时报告问题，并迅速对机身结构进行维修工作，飞机结构维修作业开展后，维修人员需要分析总结飞机结构腐蚀问题的主要原因，并采取相应的预防措施，例如，当飞机结构中应用的防腐涂层实际应用效果不佳，导致飞机结构中普遍存在腐蚀问题时，应立即更换防腐涂层，重新进行飞机结构防腐涂层作业。

结束语

总体而言，飞行结构的腐蚀不仅增加了飞机的成本和维护时间，而且对飞机的稳定性和安全以及人身安全构成了严重威胁，因此，要更加关注飞机结构的腐蚀问题，深入分析和研究腐蚀原因，制定科学合理的维修和预防机制，加强研发，开发飞机结构新材料，选择防腐系统，强化防腐理念，最大限度地降低飞机结构腐蚀风险，飞机人员组织的综合培训旨在加深专业知识，提高工作经验，达到服务行为标准，达到服务流程标准，定期检查飞机设计，及时解决问题。

参考文献

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