飛機結構的防腐技術.ppt

飛機結構的防腐措施 第三節(jié) 第七節(jié) 飛機結構腐蝕損傷對維修成本的影響 在飛機結構維修中 據(jù)工業(yè)界估計 飛機結構維修費用的95 用于與腐蝕損傷有關的結構維修 據(jù)1996年的統(tǒng)計 美國民用飛機行業(yè)與腐蝕有關的成本費用每年高達22 25億美元 其中設計和制造中所占成本為2 25億美元 維護成本占17億美元 因腐蝕檢查和維護造成飛機停飛所造成的經(jīng)濟損失占3億美元 據(jù)國內(nèi)某飛機維修企業(yè)的統(tǒng)計 該公司5年來在B737和B757型飛機的定期中用于結構腐蝕損傷修理的費用達696 5萬美元 某架MD 82型飛機送法國進行2D檢 因機身腐蝕損傷嚴重 更換五張機身蒙皮 承修費用達300萬美元 包括飛機半年的停場費用 某架B737 300型飛機后機身兩側蒙皮的更換費用達10萬美元 僅材料費用 現(xiàn)代民用飛機設計 將結構的腐蝕控制設計與結構設計的其它要求 如疲勞 損傷容限和靜強度等視為同樣重要 是保證飛機使用壽命期內(nèi)結構完整性的重要內(nèi)容 是飛機長壽命 高可靠性 好維修性的重要保證 也是確定飛機使用壽命和經(jīng)濟壽命的主要依據(jù) 飛機常見腐蝕部位 機內(nèi)腐蝕嚴重區(qū)域有 艙底區(qū)域結構 廚房和衛(wèi)生間區(qū)域結構 蓄電池區(qū)域結構這些區(qū)域的腐蝕環(huán)境和特點是存在著大量的冷凝水和從衛(wèi)生間 廚房 旅客過道及艙內(nèi)溢出的腐蝕液體 這些液體截流在結構部件之間的縫隙中 引起全面腐蝕 機外腐蝕嚴重區(qū)域有 客艙門和貨艙門區(qū)域結構 起落架艙區(qū)域結構這些區(qū)域的腐蝕環(huán)境和特點是結構暴露在磨損 雨霧 濕氣和污物環(huán)境中 其保護涂層易受到砂粒 石塊和其它外來物引起的損傷以及因維修不當引起的機械損傷 形成微電池的原因 金屬表面化學組成不均 夾雜有雜質 金屬表面組織不均 晶粒與晶界的電位往往不同 晶界與晶間電位也往往不同 金屬表面生成氧化膜不均勻 表面膜電位往往高于金屬本身 金屬表面物理狀態(tài)不均勻 通常 變形大 內(nèi)應力高的地方為陽極 易受到腐蝕 產(chǎn)生電化學腐蝕的三個必要條件 陽極和陰極之間的電位差電解液的存在陽極和陰極之間傳導電流的金屬導體 第三節(jié)防腐措施 結構設計 一 飛機結構應具有良好的防水和排水裝置為防止雨水流入機內(nèi) 飛機的窗 門 艙口的邊緣都應加裝密封裝置 為了避免流入機體內(nèi)的雨水以及凝結水在機體內(nèi)長期積存 在機體下部最低位置的壁板上 應開設排水孔 安裝排水活門 圖2 3 1 為了排除沒有水孔處的積水 通常 采用如圖2 3 3所示的方法 用填平劑 例如BMS5 125 填平溝槽處 并設置通水孔 以便使積水流到排水孔 通常 排水孔和通水孔的直徑至少0 357in 這樣才能將水和污物一同排出 桁條 或筋 的端部縫隙可能是有意作為排水通道的 要保持通暢 排水試驗后 要求水深0 25in以下 圖2 3 1 早期型排水活門排水活門處的機身蒙皮腐蝕情況 圖2 3 3通水孔示意圖 典型的積水和排水孔 安 24機身底部防腐區(qū)域及機械改裝位置示意圖 二 結構形狀盡量簡單 復雜結構形狀會增大表面積 與腐蝕介質接觸機會多 死角 縫隙 接頭處易積水分并濃縮腐蝕液 簡單形狀易維修和檢查 并減小應力集中 盡可能設計成整體件 如整體壁板 整體框段 整體肋和翼梁接頭整體緣條 以減少連接引起的腐蝕 三 防電偶腐蝕設計 飛機結構上常用的金屬材料包含在表2 3 1所列的四類金屬材料中 同一類金屬直接接觸不產(chǎn)生電偶腐蝕 它們之間是相容的 當兩種不同類型的金屬材料相接觸時 如果存在電解質溶液 電位較低的結構件就會受到電偶腐蝕 兩類金屬的序號相差越大 序號小的金屬越容易受到電偶腐蝕 飛機結構設計和修理過程中 應避免不同類型金屬直接接觸 以防產(chǎn)生電偶腐蝕 表2 3 1金屬材料的分類 飛機結構設計中應滿足 只有在功能設計或鑒于其他重要原因 不同類的金屬直接連接不可避免時 才允許采用不同類金屬連接 但是 應避免出現(xiàn)大陰極小陽極的情況 如果必須使用不同金屬 必須是相容的 不要用導電的附件把管路系統(tǒng)與不同類型金屬的結構相連接 不銹鋼與合金鋼相連接 或合金鋼與鋁合金相連接 應優(yōu)先考慮防電偶腐蝕的措施 當不相容金屬 如銅合金與鋁合金 的連接不可避免時 應對它們進行有效的絕緣隔離 接觸面按表2 3 2所述進行防護處理 表2 3 2接觸表面的防護處理 二 合金材料與復合材料之間的防腐設計 在結構設計上要最大限度地防止腐蝕介質積聚 使用鈦合金或不銹鋼緊固件 并且涂密封劑濕安裝 表面共固化一層玻璃纖維或Tedlar薄膜作為絕緣層 但是 復合材料必須用密封劑封邊 否則會因玻璃纖維吸潮而產(chǎn)生相反的效果 當鋁合金構件與碳纖維復合材料接觸時 必須采用表2 3 2所述方法防止電偶腐蝕 為防止碳纖維復合材料面板與蜂窩夾芯之間產(chǎn)生電偶腐蝕 在航空器設計時 通常采用非金屬材料蜂窩 例如玻璃纖維蜂窩 Nomex蜂窩 四 機加工的防腐注意事項 鋁合金最后熱處理后 不得進行3 8mm以上表面切削加工 除非消除內(nèi)應力后使用 或試驗證明短橫向K1SCC大于167MPa 鋁合金鍛件 厚板和擠壓型材短橫向K1SCC應大于167MPa 否則 表面必須噴丸處理 孔壁擠壓和干涉量不能超過規(guī)定值 相同成分的金屬 不同熱處理狀態(tài) 抗腐蝕能力有很大差異 如鋁鋅合金 T73狀態(tài)耐應力腐蝕 T76狀態(tài)耐剝