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    某型機的內部結構腐蝕狀況及防護措施

    時間:2016-03-11 來源:未知 作者:小韓 本文字數:5650字

      我國從國外引進的某型直升機近年來逐步進入老齡階段,部隊在日常維護中無法對直升機機身內部結構進行檢查修理,機身內部結構框架在大修時也無法進行更換,只能進行修理,恢復表面漆層。按照腐蝕防護和日歷壽命要求,機身內部結構在整個服役周期內應保證在所處的環境下不會產生造成功能失效的腐蝕,或者由于腐蝕而造成結構損傷容限超標而無法實施有效的經濟修理。隨著該型直升機服役時間增長,腐蝕呈現較快的發展趨勢,即腐蝕部位增加,腐蝕程度加劇[1-2],有必要掌握機身內部結構腐蝕狀況,采取必要的腐蝕防護措施,減少腐蝕損傷。

      1 內部結構主要腐蝕情況與原因分析

      某型直升機的機身為變截面、全金屬、半硬殼式結構。它包括前機身、中機身、尾梁和尾斜梁四個部分[3].在筆者參與的調研中,發現部分內部結構的腐蝕情況比較惡劣,對直升機的日常使用造成了一定影響,同時對直升機的大修也造成了一定的經濟損失,有必要在今后的使用與維護中多加關注,腐蝕較多的部位主要有直升機的13框、部分部附件安裝支座、貨艙地板內部、機身漆層下方的蒙皮等部位。

      1.1 機身主承力框與部分部件安裝座腐蝕

      經調研,直升機大修廠技術人員發現13框下框板腐蝕現象普遍,部分直升機腐蝕故障嚴重。如圖1a所示,是2014年12月2日大修廠對某直升機故檢時發現中機身13框框板腐蝕嚴重的現象,局部最深處約為2mm,其他部位深度為0.4~1 mm,面積約為148 cm2.該腐蝕部位處于貨橋收放處,部隊日常維護時,不易進行檢查。

      機身隔框上的部分部件安裝座也比較容易腐蝕,如有主減速器撐桿的安裝座、外掛油箱安裝座、發動機的2個安裝座、貨艙兩側武器掛架的安裝座等。從圖1b中可見,這部分的部附件安裝座腐蝕比較嚴重,需要在日常維護中加以關注。

      1.2 貨艙地板內部與機身頂部鎂合金等結構腐蝕

      直升機在日常使用維護中,水分、油液和雜質容易滲入地板內部,由于直升機停放時存在4°35′停機角,地板內存留的液體和雜質向機身后部流淌,雖設計有排水孔,但仍有積水無法排除,形成局部腐蝕環境,使地板內部結構腐蝕,如圖2所示。該型機中機身頂部風扇艙鎂合金圍框和10框操縱組合件的腐蝕情況如圖3所示。

      1.3 蒙皮腐蝕

      直升機在鉚釘、螺釘等連接部位沒有采用“濕裝配”工藝,蒙皮搭接部位也沒有進行密封,導致潮濕空氣、腐蝕介質從螺釘、鉚釘連接邊緣和蒙皮接縫進入搭接部位內部,導致蒙皮腐蝕,如圖4a所示。由于腐蝕產物體積比原金屬體積大,造成“枕墊效應”,甚至導致鉚釘斷裂。

      由于直升機機體表面涂層出現微小裂紋,腐蝕介質進入涂層內部,造成機體蒙皮表面點蝕,如圖4b所示。蒙皮表面點蝕比較隱蔽,表面涂層沒有明顯的失效跡象,在直升機大修去除表面涂層后才能發現。點蝕向金屬縱深發展,形成疲勞源,對結構和材料強度破壞嚴重。

      外掛油箱通過4根箍帶與機身固定,外掛油箱與機身之間鋪設一層膠墊或防彈層,防止機身與外掛油箱鉚釘之間的振動磨損。外掛油箱上部安裝蒙皮蓋板,封閉外掛油箱與機身之間的縫隙。上述結構不能保證外掛油箱與機身之間縫隙完全密封,在日常使用維護中,雨水、清洗液、油液、含鹽霧的潮濕空氣、灰塵、雜草等進入外掛油箱與機身之間縫隙,長期積累無法排出,形成腐蝕性較強的電解液,造成機身表面漆層變色、鼓包、脫落等,機體鋁合金與電解液直接接觸,出現嚴重的電化學腐蝕。如圖5a所示,金屬蒙皮均出現普遍而且嚴重的腐蝕,最深的腐蝕坑深度達到0.84 mm,接近穿孔。發動機主減艙地板由貨艙頂棚上部隔框、桁條和鈦合金蒙皮鉚接而成,是發動機、主減速器、液壓系統、操縱系統等重要部附件安裝平臺,也是直升機頂部維修工作平臺。在日常維修中,機務維修人員在直升機頂部進行維修,經常踩踏地板,使地板表面漆層磨損失效。同時維修中滑油、燃油和液壓油難免會濺落到地板,混合灰塵、雨水形成油泥,附著在蒙皮表面,甚至造成地板排水孔堵塞。形成潮濕腐蝕環境,造成地板蒙皮腐蝕,如圖5b所示。上述腐蝕具有一定隱蔽性,在大修去除表面漆層時才能發現。
      
      1.4 其他內部結構腐蝕

      1)電瓶艙腐蝕。酸性、堿性電瓶在安裝拆卸過程中,酸堿溶液滲漏造成電瓶艙內滑軌、滑條和口蓋等零部件腐蝕,如圖6a所示。

      2)外掛油箱腐蝕。外掛油箱和整流罩之間、機體之間沒有進行密封處理,灰塵、維修時灑落的油液、雨水、空氣中腐蝕介質等進入外掛油箱與整流罩、機體之間空隙并無法排出,形成惡劣的腐蝕環境,造成油箱腐蝕,如圖6b,c所示。在油箱與吊帶之間安裝毛氈進行減震與防止磨損,但是毛氈吸附水分,造成吊帶嚴重腐蝕。
      
      2 大修廠加強內部結構腐蝕防護措施建議

      2.1 選用高性能防護涂料

      1)TB06-9聚氨酯底漆+TS96-71含氟聚氨酯無光磁漆。某課題組對首翻期內和國內大修直升機腐蝕情況對比中發現,同一部隊直升機的相同部位,國內大修后直升機漆層失效比首翻期內直升機早,且腐蝕程度嚴重,說明大修選用國產漆腐蝕防護性能比俄羅斯漆性能差。經調研航空防腐涂層技術發展和相關對比試驗,TB06-9聚氨酯底漆或H06-1012H(環氧聚酰胺底漆),配合TS96-71含氟聚氨酯無光磁漆,其腐蝕防護性能等優于傳統的涂料,在飛機典型外露部位加速試驗環境譜下,可以使鋁合金結構滿足首翻期10年,翻修間隔9年的日歷壽命使用要求。

      2)航空納米復合涂料[4].隨著納米技術不斷向涂層研究領域滲透,納米復合涂層日趨成熟。空軍航空裝備研究院聯合中科院金屬所針對我國飛機的使用情況、服役環境和結構腐蝕特點,開展IMR系列軍用飛機結構新型納米復合涂料(IMR-11納米復合防腐底漆+IMR-21納米復合防腐面漆)的研發與應用研究。經過抗紫外線老化評定試驗(1個試驗周期為24h,其中紫外線照射時間為14 h,溫度為(50±2)℃,相對濕度為 50%±5%;濕熱暴露時間為 10 h,溫度為(40±2)℃,相對濕度為90%±5%),干、濕交替環境下抗腐蝕性能試驗(溫度為(40±2)℃,相對濕度為80%±5%,腐蝕溶液采用蒸餾水配置5%NaCl+0.208%NaHSO4溶液,滴加少量的稀 H2SO4,使 pH 值達到 4~4.5.每個浸潤周期為60 min,其中15 min試件浸入溶液,45 min在溶液外接受遠紅外烤燈照射)和綜合環境譜下的抗腐蝕性能試驗,與現役飛機防護涂層相比,IMR納米復合涂層抗典型環境腐蝕性能顯著提高。

      2.2 加強結構密封

      1)螺接和鉚接采用“濕裝配”工藝。機身螺接和鉚接結構,由于孔或螺紋的存在,產生幾何不均勻性,引起一系列的力學效應,如擠壓、磨損、應力集中和疲勞等,進而引起緊固件與被連接件間微小的間隙與振動,造成表面防護涂層脫落或開裂,使潮濕氣體或腐蝕介質侵入,從而發生腐蝕。從國外引進的某型直升機在設計和生產過程中沒有過多考慮腐蝕防護,機身螺接和鉚接沒有采用“濕裝配”工藝進行密封處理,機身連接部位易于出現腐蝕。因此建議大修廠在進行機身結構連接裝配時,盡量采用“濕裝配”工藝,對螺接和鉚接部位進行密封處理,提高連接件抗腐蝕能力。

      2)加強內部結構密封。尾梁、貨艙地板、發動機主減艙地板(貨艙頂棚)和中機身外掛油箱安裝區等部位,均屬于內部封閉結構。尾梁的蒙皮接縫、天線安裝座和檢查口蓋;貨艙地板蒙皮搭接部位、系留環、檢查口蓋;發動機主減艙地板的蒙皮接縫、操縱組合件安裝等蒙皮開口部位;外掛油箱與中機身上部接縫、外掛油箱與整流罩和蓋板接縫等,均需要進行密封處理,防止潮濕空氣、腐蝕介質、灰塵和使用維護中油液、水分進入內部,形成局部腐蝕環境。

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