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3.1.1 飞机行业的发展历史、现状
2018-06-07 15:37:12 作者:侯保荣等来源:

    20世纪50年代,在材料界,有两件大事轰动了世界,一是美国麻省理工学院(MIT)1936年从事腐蚀科学研究,1948年主编出版《腐蚀手册》的尤里格(Herbert.h.Uhlit)教授,他在1949年在美国进行了腐蚀调查,1950年在联合国大会上就腐蚀及其危害问题做了报告,材料的腐蚀作为一个学科传遍世界,许多国家加速了对腐蚀及其防止腐蚀的研究;二是1950年代,英国慧星式民用客机、美国F111战斗机因为应力腐蚀,发生空中坠毁的报道,在国际上引起了轰动,腐蚀也会使飞机坠毁,震惊而不可思议!


    飞机行业的腐蚀防护发展现状以和国外相比还是有一定差距。国外飞机行业普遍而大量地使用镀层、涂层等表面防护技术以达到提高性能、提高可靠性和延长使用寿命的目的。飞机结构材料的各类高性能涂层以及环保技术成为研究的重点和应用的热点,如利用环保新型阳极化工艺替代铝合金硫酸阳极化与铬酸阳极化、等离子体电解沉积制备硬质涂层、提高钢/铝/钛/镁合金的抗腐蚀性和耐磨性、电镀锌镍/电镀铝合金等环保电镀技术等等。随着飞机性能的提高,金属间化合物、非金属、树脂基/陶瓷基复合材料等新材料得到广泛应用,针对新材料的新型防护涂层及功能防护涂层成为研究的热点,如树脂基/陶瓷基复合材料表面功能涂层技术、高耐蚀代镀镉低温离子液体电镀铝及铝合金技术、电解液等离子体清洗及沉积技术、以及清洗、缓蚀等先进维护/维修技术等。在追求高性能的同时,对环保性和可维修性提出了更高的要求,发展出一系列的技术,包括围绕Al涂层为主的耐蚀代镉防护技术、提高耐磨性的代铬涂层技术、无Cr6+化学氧化及阳极化等环保型技术体系,用于维修的冷喷涂尺寸恢复技术等技术体系。


    我国的飞机腐蚀与防护技术经过多年的发展,取得了很大的成就,但在新产品、新工艺技术、产品性能等方面与国外先进水平相比还存在较大差距。如橡胶、树脂基复合材料等表面耐磨防护需求迫切;舰载机的发展及我国海洋大国战略定位,对先进高性能绿色环保表面处理技术需求日益迫切;国内部分单项技术较为先进,但缺乏覆盖全寿命周期的整体防护技术体系。同时,当前表面处理技术对环境和人体的危害仍然较大,不符合未来绿色环保的发展趋势。目前我国武器装备上的耐蚀防护技术主要依靠镀镉、阳极化等,耐磨技术主要是镀铬和部分HVOF,化学氧化基本都含Cr6+。近年来尽管有部分新技术投入研发,但技术成熟度仍较低,尚未达到工程化应用的阶段。


    飞机防腐技术在国民经济建设中具有重大意义。采用腐蚀与防护技术可以有效控制材料失效,达到延长材料使用寿命,减少材料提前失效所引发的事故,提高材料使用的可靠性、安全性、经济性和耐久性,有力地节约资源、节能减排、发展低碳经济、支持国家可持续发展。


    飞机防腐技术专业发展趋势:


    功能性:先进性,功能大幅度提高;满足特种功能要求;


    系统性:表面工程技术成体系发展,并覆盖产品全寿命周期;


    环保性:环境友好,不产生污染物;


    经济性:制造成本低,节能降耗;


    维护/维修性:加强对零件防护全寿命周期的控制。


    1954年我国仿制成功教练机初教5,1956年我国制造的第一架喷气飞机飞上蓝天,至20世纪90年代,我国已发展了适应当代战争需要的多品种多型号的飞机,中国出现了以五位数计算的飞机数量、以及相应配套的发动机和机载设备。这些物体不可避免地要经受所在地域的周围环境(温度、湿度、污染了的空气等)的侵蚀和它们本身运行环境的侵害作用,从而导致制作这些物体的材料的变质和破坏,包括金属的腐蚀、非金属的老化和电子电器的失效,这些材料变质和破坏到一定程度后,会在高空、高速、高应力等因素的协同作用下了诱发事故,严重的导至机毁人亡。


    根据中国工程院《我国腐蚀状况与控制战略研究》项目任务要求,我们开展了我国航空腐蚀故障的调查与研究,以其了解我国航空腐蚀的严重性,对我国国防和国家可持续发展的影响、探讨战略对策。


    计划分三个时期开展调查与研究,第一个时期,为创立航空工业,“引进、仿制”苏式飞机为主要内容时期,收集了1961年至1987年期可能收集到的各种故障;第二个时期,“自主设计为主,吸纳西方经验为辅”研制阶段的各种飞行故障,计划收集1987年至20世纪末的故障;第三个时期,“自主研制、创新、发展”的创新时期,可能收集21世纪的各种材料失效的故障。


    在陆地、海洋、高寒、沙漠等环境条件服役的飞机,面临腐蚀威胁。特别是沿海机场飞机不同于内陆飞机,经常遭受盐分、飞溅海水、浪花以及持续的干/湿交替循环境的侵蚀。图3-1是飞机腐蚀带来的外表变化。如飞机长时间处于高湿和高盐雾等恶劣的海洋大气环境中,并受大风、海雾、潮汐、海水飞溅等多环境因素的影响,使飞机机体、发动机、机载设备等极易产生腐蚀,从而直接影响飞机的飞行安全,显著降低其服役期限,同时还会给机务维修工作带来很大负担和昂贵的维护费用。通过系统工程性腐蚀防护与控制技术研究,可以规范和指导飞机设计、制造、使用,提高抗腐蚀设计与全寿命管理水平,提高我国飞机在方案论证、结构设计、生产制造和使用维护各阶段的腐蚀防护与控制水平,减少飞机因腐蚀而带来的事故发生。


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