飞机结构的防腐技术.ppt

飞机结构的防腐措施 第三节 第七节 飞机结构腐蚀损伤对维修成本的影响 在飞机结构维修中 据工业界估计 飞机结构维修费用的95 用于与腐蚀损伤有关的结构维修 据1996年的统计 美国民用飞机行业与腐蚀有关的成本费用每年高达22 25亿美元 其中设计和制造中所占成本为2 25亿美元 维护成本占17亿美元 因腐蚀检查和维护造成飞机停飞所造成的经济损失占3亿美元 据国内某飞机维修企业的统计 该公司5年来在B737和B757型飞机的定期中用于结构腐蚀损伤修理的费用达696 5万美元 某架MD 82型飞机送法国进行2D检 因机身腐蚀损伤严重 更换五张机身蒙皮 承修费用达300万美元 包括飞机半年的停场费用 某架B737 300型飞机后机身两侧蒙皮的更换费用达10万美元 仅材料费用 现代民用飞机设计 将结构的腐蚀控制设计与结构设计的其它要求 如疲劳 损伤容限和静强度等视为同样重要 是保证飞机使用寿命期内结构完整性的重要内容 是飞机长寿命 高可靠性 好维修性的重要保证 也是确定飞机使用寿命和经济寿命的主要依据 飞机常见腐蚀部位 机内腐蚀严重区域有 舱底区域结构 厨房和卫生间区域结构 蓄电池区域结构这些区域的腐蚀环境和特点是存在着大量的冷凝水和从卫生间 厨房 旅客过道及舱内溢出的腐蚀液体 这些液体截流在结构部件之间的缝隙中 引起全面腐蚀 机外腐蚀严重区域有 客舱门和货舱门区域结构 起落架舱区域结构这些区域的腐蚀环境和特点是结构暴露在磨损 雨雾 湿气和污物环境中 其保护涂层易受到砂粒 石块和其它外来物引起的损伤以及因维修不当引起的机械损伤 形成微电池的原因 金属表面化学组成不均 夹杂有杂质 金属表面组织不均 晶粒与晶界的电位往往不同 晶界与晶间电位也往往不同 金属表面生成氧化膜不均匀 表面膜电位往往高于金属本身 金属表面物理状态不均匀 通常 变形大 内应力高的地方为阳极 易受到腐蚀 产生电化学腐蚀的三个必要条件 阳极和阴极之间的电位差电解液的存在阳极和阴极之间传导电流的金属导体 第三节防腐措施 结构设计 一 飞机结构应具有良好的防水和排水装置为防止雨水流入机内 飞机的窗 门 舱口的边缘都应加装密封装置 为了避免流入机体内的雨水以及凝结水在机体内长期积存 在机体下部最低位置的壁板上 应开设排水孔 安装排水活门 图2 3 1 为了排除没有水孔处的积水 通常 采用如图2 3 3所示的方法 用填平剂 例如BMS5 125 填平沟槽处 并设置通水孔 以便使积水流到排水孔 通常 排水孔和通水孔的直径至少0 357in 这样才能将水和污物一同排出 桁条 或筋 的端部缝隙可能是有意作为排水通道的 要保持通畅 排水试验后 要求水深0 25in以下 图2 3 1 早期型排水活门排水活门处的机身蒙皮腐蚀情况 图2 3 3通水孔示意图 典型的积水和排水孔 安 24机身底部防腐区域及机械改装位置示意图 二 结构形状尽量简单 复杂结构形状会增大表面积 与腐蚀介质接触机会多 死角 缝隙 接头处易积水分并浓缩腐蚀液 简单形状易维修和检查 并减小应力集中 尽可能设计成整体件 如整体壁板 整体框段 整体肋和翼梁接头整体缘条 以减少连接引起的腐蚀 三 防电偶腐蚀设计 飞机结构上常用的金属材料包含在表2 3 1所列的四类金属材料中 同一类金属直接接触不产生电偶腐蚀 它们之间是相容的 当两种不同类型的金属材料相接触时 如果存在电解质溶液 电位较低的结构件就会受到电偶腐蚀 两类金属的序号相差越大 序号小的金属越容易受到电偶腐蚀 飞机结构设计和修理过程中 应避免不同类型金属直接接触 以防产生电偶腐蚀 表2 3 1金属材料的分类 飞机结构设计中应满足 只有在功能设计或鉴于其他重要原因 不同类的金属直接连接不可避免时 才允许采用不同类金属连接 但是 应避免出现大阴极小阳极的情况 如果必须使用不同金属 必须是相容的 不要用导电的附件把管路系统与不同类型金属的结构相连接 不锈钢与合金钢相连接 或合金钢与铝合金相连接 应优先考虑防电偶腐蚀的措施 当不相容金属 如铜合金与铝合金 的连接不可避免时 应对它们进行有效的绝缘隔离 接触面按表2 3 2所述进行防护处理 表2 3 2接触表面的防护处理 二 合金材料与复合材料之间的防腐设计 在结构设计上要最大限度地防止腐蚀介质积聚 使用钛合金或不锈钢紧固件 并且涂密封剂湿安装 表面共固化一层玻璃纤维或Tedlar薄膜作为绝缘层 但是 复合材料必须用密封剂封边 否则会因玻璃纤维吸潮而产生相反的效果 当铝合金构件与碳纤维复合材料接触时 必须采用表2 3 2所述方法防止电偶腐蚀 为防止碳纤维复合材料面板与蜂窝夹芯之间产生电偶腐蚀 在航空器设计时 通常采用非金属材料蜂窝 例如玻璃纤维蜂窝 Nomex蜂窝 四 机加工的防腐注意事项 铝合金最后热处理后 不得进行3 8mm以上表面切削加工 除非消除内应力后使用 或试验证明短横向K1SCC大于167MPa 铝合金锻件 厚板和挤压型材短横向K1SCC应大于167MPa 否则 表面必须喷丸处理 孔壁挤压和干涉量不能超过规定值 相同成分的金属 不同热处理状态 抗腐蚀能力有很大差异 如铝锌合金 T73状态耐应力腐蚀 T76状态耐剥