馬紅星，劉成臣，劉元海，何衛(wèi)平

（1.海裝駐武漢地區(qū)第五軍事代表室，武漢 430000；2.中國特種飛行器研究所 結(jié)構(gòu)腐蝕防護與控制航空科技重點實驗室，荊門 448035）

前言

隨著我國“海洋強國”戰(zhàn)略的提出，我國航空裝備將面臨遠海多樣化任務的需求。在高溫、高濕、高鹽、強紫外線嚴酷復雜海洋腐蝕環(huán)境下，當前裝備腐蝕現(xiàn)象及其隱患日益明顯，我國某型飛機在南部沿海的故障率、空中故障率分別是內(nèi)陸地區(qū)的1.99倍、2.97倍，同一機型的電子電氣設備故障率，在南海使用故障率是內(nèi)地的2～3倍[1-4]。隨著使用年限的增加，一旦實現(xiàn)長時間駐島和沿海、遠海使用場景逐漸增多，腐蝕和腐蝕故障必將是飛機維護保障的重大難題，將嚴重影響出勤率、安全性。

為應對飛機頻繁發(fā)生的腐蝕問題，國內(nèi)已將裝備“適海性”列為飛機研制的關鍵技術之一，逐步把飛機腐蝕防護與控制作為一個獨立的專業(yè)進行管控和實施[5,6]?！笆濉币詠恚瑖鴥?nèi)越來越重視飛機在海洋環(huán)境下的腐蝕防護與控制問題，通過多個腐蝕專項研究，飛機腐蝕防護與控制取得重大進展，但整體技術水平與國際先進水平相比仍存在一定的差距，飛機腐蝕問題依然頻發(fā)。腐蝕防護與控制體系不健全，以及材料、工藝水平本身性能不夠是其中的重要原因。

本文從管理與設計體系、技術體系、標準體系及試驗考核體系等方面系統(tǒng)介紹了海洋環(huán)境下飛機腐蝕防護與控制的現(xiàn)狀，分析了國內(nèi)外存在的差距，并提出了一系列措施，以推動我國飛機全壽命期的腐蝕防護與控制體系的建立以及防腐技術水平的提升。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 型號腐蝕防護與控制管理與設計體系

隨著裝備“適海性”要求的提出，自2014年，我國在型號研制中陸續(xù)設立了腐蝕專業(yè)并列為關鍵技術，明確了型號全壽命期、全系統(tǒng)腐蝕防護與控制工作內(nèi)容，初步建立了涵蓋頂層要求、過程管理、細節(jié)設計、分析、試驗、生產(chǎn)制造及使用維護的腐蝕防護與控制設計及管理體系，強化型號腐蝕專業(yè)任務分解及流程管控；按照飛機結(jié)構(gòu)特點和局部環(huán)境嚴酷性等級，進行精細化防腐蝕設計，并實現(xiàn)了部分高性能涂層及耐蝕材料的工程化應用；針對海洋特殊的服役環(huán)境，首次對機載設備開展了腐蝕防護設計，基于機載產(chǎn)品安裝環(huán)境及嚴酷性等級，制定了一套新的腐蝕環(huán)境試驗技術標準；針對涉及生產(chǎn)制造的各環(huán)節(jié)提出腐蝕防護與控制要求，并從頂層工藝文件、制造指令文件、制造現(xiàn)場三方面進行符合性審查，確保了設計措施的落地。

1.2 防腐技術體系

近年來國內(nèi)開展了飛機結(jié)構(gòu)抗腐蝕綜合設計、腐蝕防護體系、環(huán)境譜編制、腐蝕損傷評估、腐蝕維修等技術研究，以及新一代飛機結(jié)構(gòu)抗腐蝕設計、飛機腐蝕損傷評估、護航直升機防腐蝕維護、飛機高效抗腐蝕防護體系等技術研究。為飛機在全壽命期內(nèi)實現(xiàn)腐蝕防護與控制提供了設計技術方法，形成了腐蝕損傷評估分析和加速試驗的技術基礎，初步構(gòu)建了涵蓋使用環(huán)境評定、表面防護技術、抗腐蝕設計、腐蝕損傷分析與驗證、腐蝕損傷維修的航空裝備腐蝕防護與控制技術體系，如圖1所示。

圖1 腐蝕防護技術體系

在使用環(huán)境評定方面，開展了基本環(huán)境譜編制技術及環(huán)境譜當量化技術研究，累積了北部海域、東部海域、南部海域等地區(qū)五年以上的腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)，編制了針對不同使用模式的多個飛機的基本環(huán)境譜和試驗加速譜，并依此進行實驗室加速腐蝕試驗工作。

在表面防護技術方面，高速火焰噴涂、微弧氧化、電泳涂裝、離子鍍鋁等一批新型防腐工藝研究取得突破，部分工藝已在新研裝備上開展了工程應用，研制的高性能防腐蝕涂料、低密度密封劑、潤滑材料等防腐材料已在新研裝備上開展應用。

在抗腐蝕設計技術方面，新研飛機型號上開展了防腐蝕材料選用、防腐蝕密封設計、通風排水設計、防腐蝕裝配等技術應用，選用的材料體系已部分替換為耐蝕性更高的材料。

在腐蝕損傷分析與驗證方面，開展了腐蝕損傷評估及防護技術、多位腐蝕損傷評估技術、典型組合件腐蝕損傷評估技術、選擇性增強結(jié)構(gòu)腐蝕損傷評估技術等研究，相關成果在型號日歷壽命評估中得到了應用。

在腐蝕損傷維修方面，開展了腐蝕在線監(jiān)測、腐蝕損傷復合材料修補等技術研究，并取得了一定成果，開發(fā)了清洗劑、緩蝕劑等飛機日常維護用品，并在部分型號上開展了工程應用。

1.3 標準體系

在標準方面，近年來，國內(nèi)以航空工業(yè)605所為主對現(xiàn)行的航空裝備腐蝕防護與控制相關標/規(guī)范進行了體系化梳理，構(gòu)建了涵蓋頂層設計管理、材料、標準件、結(jié)構(gòu)設計、表面處理及質(zhì)量控制、涂層及質(zhì)量控制、環(huán)境及試驗、生產(chǎn)制造工藝、使用維護相關標準/規(guī)范等的腐蝕防護與控制標準體系，如圖2所示。

圖2 腐蝕防護標準體系

1.4 試驗考核體系

近年來，航空裝備的腐蝕防護試驗方法和配套的試驗能力取得了較大突破，可初步滿足飛機的腐蝕防護評估工作，主要體現(xiàn)在：一是制定了可涵蓋“低氣壓、高溫、低溫、溫度沖擊、溫度—高度、太陽輻射、紫外老化、濕熱、霉菌、鹽霧、砂塵、周浸、振動、酸性大氣”等十五項單一環(huán)境要素的試驗標準，包括有：GJB 150A-2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》、GJB 74.6-1985《軍用地面雷達通用技術條件 環(huán)境條件要求和試驗方法》、GJB 8709-2015《火箭炮試驗方法》等十余項標準，可有效指導飛機金屬材料、非金屬材料、電子元器件等防腐工藝缺陷篩選試驗；二是以型號壽命評估需求為牽引，制定了多個飛機型號的加速腐蝕試驗方法，有效的支撐了飛機的壽命評估；三是基于“積木式”（材料-典型件-部件-系統(tǒng)）試驗理念，結(jié)合近年來飛機服役模式的改變，初步搭建了大部件、大系統(tǒng)腐蝕環(huán)境-功能試驗方法，可對裝備部件或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的材料、表面鍍層、表面防護體系、裝配設計、結(jié)構(gòu)設計、運動、功能等進行全面、多方位環(huán)境適應性考核，并通過對部件或系統(tǒng)的姿態(tài)、功能進行模擬設計，可真實反映環(huán)境對部件或系統(tǒng)的影響；四是針對裝備由內(nèi)陸逐漸轉(zhuǎn)向沿海、島礁的環(huán)境需求，打破了機載設備原有的“三防”試驗要求，制定了新的指標要求，并引入了酸性鹽霧的考核項目。

2 存在問題

2.1 腐蝕防護與控制管理體系

美國國防部為了加強飛機的腐蝕防護與控制管控，明確了國防部、各軍種、工業(yè)部門各級管理機構(gòu)的職責，并成立腐蝕政策與監(jiān)督辦公室，負責確定腐蝕預防工作的需求和目標，制定腐蝕預防與控制策略，并監(jiān)督這些策略的實施，形成了一套貫穿裝備全壽命期的管理體系，如圖3所示。

圖3 美國國防部腐蝕防護與控制工作管理機構(gòu)

相比國外，國內(nèi)飛機腐蝕防護與控制在管理上還有一定差距，沒有建立專門的腐蝕防護管理體系，現(xiàn)有體系缺乏針對防腐工作的頂層策劃，資源不能統(tǒng)一使用，各主機及設備廠尚未具備腐蝕防護系統(tǒng)工程的理念，對腐蝕防護的重視程度不夠，型號設計師系統(tǒng)基本未設立獨立的腐蝕專業(yè)；航空業(yè)內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的航空裝備腐蝕防護與控制管理流程，腐蝕防護涉及專業(yè)繁多，無法有效實現(xiàn)設計、制造、使用維護之間的協(xié)調(diào)暢通；型號研制過程中未設立專業(yè)的腐蝕監(jiān)督及咨詢機構(gòu)，對腐蝕防護設計的科學性、合理性把關不足。

2.2 腐蝕防護與控制設計體系

美國經(jīng)過多年的頂層規(guī)劃和各軍種經(jīng)驗，形成了一套貫穿裝備全壽命期的腐蝕防護與控制設計體系，對于裝備研制階段、定型階段、服役階段和服役后期各階段的腐蝕工作均有明確部署和安排，如圖4所示。

圖4 美軍裝備全壽命期腐蝕防護與控制工作重點

國內(nèi)目前由于尚未形成統(tǒng)一的腐蝕防護與控制設計體系，設計階段、制造階段、使用維護各階段的工作目標和內(nèi)容尚不明確，新的使用環(huán)境/使用模式理念未深入貫徹，存在防腐蝕設計不全面、防腐技術及材料未能廣泛應用、試驗驗證與鑒定要求不統(tǒng)一、維護措施不系統(tǒng)等問題。大多主機廠所和設備廠家不重視機載設備的腐蝕防護，很多設計方法沿用于陸基型號，環(huán)境要求不統(tǒng)一、環(huán)境試驗驗證不充分，產(chǎn)品故障率高；缺少對于生產(chǎn)制造過程的腐蝕管控，因制造導致的腐蝕問題頻發(fā)；缺少裝備腐蝕防控的定量技術指標，在試驗鑒定環(huán)節(jié)未設置腐蝕試驗進行考核評估。

2.3 防腐技術體系

國內(nèi)在結(jié)構(gòu)腐蝕防護與控制技術方面開展了較系統(tǒng)研究，但適用于特殊環(huán)境、特殊功能的防護材料及工藝仍存在短板，海洋環(huán)境下航空裝備及地面設備涂層老化、涂層下基體腐蝕等問題突出，裝設備停放及儲存期間缺乏有效防護，燃油箱、機體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機載成附件等霉菌腐蝕問題頻發(fā)，運動機構(gòu)因腐蝕磨損而發(fā)生卡滯、功能失效；腐蝕損傷預測及分析技術尚處于基礎研究階段，綜合腐蝕環(huán)境要素試驗方法及部件/系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境-載荷/功能試驗方法還未形成標準；適應當前使用環(huán)境和任務模式的腐蝕損傷檢測技術及維護技術較為薄弱，尤其是腐蝕損傷檢測方面，目前仍以目視檢查為主，缺乏對隱蔽腐蝕的快速檢測技術。

機載設備受高溫、高濕、高鹽霧等惡劣海洋環(huán)境的侵蝕作用，電子設備機箱機柜、設備殼體、電纜及電連接器等出現(xiàn)大量腐蝕，導致故障頻發(fā)、維修成本劇增。在部分新型號的研制工作中，開展了腐蝕防護與控制設計研究工作，初步建立了一套腐蝕環(huán)境技術標準，但是，目前機載設備的腐蝕防護設計技術、試驗標準遠不能滿足新環(huán)境/任務模式下的機載設備腐蝕防護控制需求，在役裝備基本沒有開展機載設備的腐蝕防護與控制工作。

2.4 試驗考核與標準體系

飛機腐蝕防護試驗方法目前還存在不統(tǒng)一、不完善的問題，仍需進一步規(guī)范的地方，主要體現(xiàn)在：一是GJB 150A、GJB 4、GJB 349、GJB 2502.5等腐蝕環(huán)境試驗標準已經(jīng)不能滿足飛機南部海洋島礁使用的模式需求，需要進一步校訂后重新發(fā)布；二是加速腐蝕試驗方法和大部件、大系統(tǒng)腐蝕環(huán)境-功能試驗方法的編制、試驗程序、試驗判據(jù)等還未形成標準，仍是各個飛機自成一套理論；三是腐蝕防護鑒定試驗標準還未制定，考核判據(jù)沒有明確；四是還未建立機載設備“積木式+全壽命期”兩個維度的腐蝕環(huán)境適應性評價指標體系，尤其是對尚不成熟的或特殊部位/設備產(chǎn)品，急需形成規(guī)范和實施指南。

3 措施及建議

3.1 構(gòu)建腐蝕防護管理與設計體系

基于國內(nèi)現(xiàn)狀，借鑒國外先進經(jīng)驗，貫徹腐蝕系統(tǒng)工程理念，建立飛機全壽命期的腐蝕防護與控制管理體系，從頂層明確各階段的腐蝕防護與控制管控要求，制定暢通、有效的腐蝕防護與控制技術決策、技術協(xié)調(diào)和監(jiān)督管控流程，規(guī)范研制各個階段中的腐蝕防護與控制設計、分析、試驗、工藝、管理工作。同時推動以機關抓總，各承制單位參與的飛機腐蝕防護與控制組織機構(gòu)，作為飛機腐蝕防護與控制工作的咨詢、監(jiān)督和檢查機構(gòu)，確保腐蝕防護性能滿足研制總要求，并以服役環(huán)境嚴酷的新研型號為試點進行推廣。

3.2 專項突破提升防腐技術水平

針對飛機使用中已暴露的腐蝕問題，基于腐蝕防護與控制技術體系，結(jié)合未來新環(huán)境/新使用模式下飛機的使用需求，從提升飛機的完整性，任務出勤率出發(fā)，按輕重緩急的基本思路，優(yōu)先解決當前影響飛機使用及安全的緊迫問題，開展飛機儲存用新型防腐保護膜、富鋁涂層、綜合性防霉除霉技術等基礎技術研究，突破機載設備防腐蝕專項技術瓶頸，針對飛機腐蝕損傷檢測、特殊環(huán)境下的腐蝕控制及預防、腐蝕數(shù)字化仿真模擬、腐蝕智能化專家診斷評估、自潤滑防腐蝕等關鍵技術進行重點研究，取得理論和應用突破。

3.3 加快完善腐蝕防護試驗考核體系和標準體系

針對多環(huán)境要素耦合條件下的腐蝕環(huán)境-功能的試驗評價、鑒定體系不完善，試驗評價、鑒定標準體系發(fā)展滯后現(xiàn)狀，緊密結(jié)合海洋背景飛機研制過程中環(huán)境適應性需求，分析飛機部件/系統(tǒng)所處真實環(huán)境特點，明確關鍵考核要素、考核方法、考核指標，改變以往以單一環(huán)境要素考核結(jié)構(gòu)、機載設備的不合理現(xiàn)狀，形成與現(xiàn)階段及未來飛機使用需求相匹配的，覆蓋材料、典型件、部件、系統(tǒng)的單一環(huán)境要素和多環(huán)境要素評價、鑒定標準。以部分型號為試點，將部件/系統(tǒng)在多環(huán)境要素耦合條件下的環(huán)境-載荷/運動/功能試驗納入鑒定試驗范疇，提高飛機的環(huán)境適應性，也為型號日歷壽命評定提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

“十四五”時期是我國戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、由淺藍走向深藍的關鍵階段，新的使用環(huán)境及使用模式將給飛機的腐蝕防護與控制能力提出更高的要求。本文總結(jié)了飛機腐蝕防護與控制的現(xiàn)狀，分析了存在問題及原因，從體系建設方面提出了措施及建議，以推動我國飛機腐蝕防護與控制體系的構(gòu)建和關鍵技術的突破。