欢迎您登陆中国设备管理协会涂装产业发展促进中心!
当前位置:首页 > 技术交流 > 现代航空涂料在飞机修理中的应用和展望

现代航空涂料在飞机修理中的应用和展望

来源:中国设备工程期刊授权  点击量:200  日期:2021-06-29

关键词: 航空涂料

现代航空涂料在飞机修理中的应用和展望

谢道秀


(中国人民解放军第五七二零工厂 安徽 芜湖 241007)

摘要:现代战斗机的特殊功能对涂料提出了更高的要求,本文介绍几种新涂料的组成和性能,引出了航空涂料向着雷达吸波、红外隐身、迷彩、环保、性能更高和多用途方向的发展需求。阐述了飞机修理对航空涂料的性能要求。

关键词:航空涂料 修理 飞机 应用 展望

飞机修理过程中,在材料的国产化替代研究方面,无论是研究院所还是飞机承修单位,优先考虑的是等标准采用。在航空涂料的采用上,其国产化替代研究不如某些金属材料和电子元器件那样受重视,但国内一些研究院所仍然做了大量的研究工作,那么是否可以采用更先进的涂料(国内生产或国外生产)来替代原来的等标准采用。

1 某型飞机修理中应用的几种新涂料

随着航空科学技术的不断发展和进步,以及航空器特殊的性能要求,特别是现代战斗机的快速发展,促进了航空涂料的不断发展。近几年来,随着原材料的发展,相继出现一些新的涂料牌号。这些涂料具有的特殊性能,满足了飞机的某些特殊要求。在某型飞机修理中应用的几种新涂料见表 1,表中列出了材料的牌号、组成以及代表性的主要技术指标。

2 现代航空涂料的主要类型和发展方向

为开展飞机的涂层修复,国内一些材料研究和涂料生产单位对飞机上应用的各种类型涂料进行了国产化替代研究,这在一定程度上促进了我国航空涂料的发展,同时为满足新型号装备对涂层的特殊功能需求,现代航空涂料的主要向着雷达吸波、红外隐身、迷彩、环保、性能更高和多用途的方向发展。

2.1 雷达吸波材料

雷达吸波材料可减少飞机的雷达散射截面(RCS),从而降低雷达可探测性,在现役军机的隐身改装中起着主导作用。吸波材料的研究始于德国,发展在美国,并已扩展到西欧、日本、俄罗斯等国家,经过半个多世纪的发展,吸波材料已在 F-117A、B-2、F-22 等军用飞机上获得应用。为满足飞机等武器平台对吸波材料“薄、轻、宽、强”的综合要求,世界诸军事先进国家在进一步改进提高传统材料的同时,正致力于多种新材料、新原理的研究,包括纳米吸波材料、多晶纤维材料、功能高分子材料、智能吸波材料、多频谱兼容材料、等离子吸收体等。

我国从 20 世纪 60 年代初开始吸波材料研究。迄今,在材料研制与应用方面取得了相当大的进展。几种类型的吸波材料综合性能达到工程应用要求。例如某隐身技术演示验证进气道涂覆的 WAT-0.5 型吸波涂料已经过多年飞行考核,仍保持性能完好;新型号机上也已应用几种新研制的雷达吸波涂料。

2.2 红外隐身涂料

红外隐身涂料用于降低飞机可探测红外特征信号。红外隐身涂料具有高反射、低比辐射率特征,一般由粘结剂、低辐射(或高反射)填料和添加剂组成。粘结剂具有较低的发射率、良好的红外透明性、良好的物理力学性能和工艺性能,如环状结构橡胶、聚乙烯与聚乙苯烯的共聚物、丁基橡胶等。填料应具有较低的发射率,不能在大气窗口内有强烈的红外吸收峰,所选用的填料包括片状铝粉、铜粉以及半导体材料等。

我国飞机用红外隐身涂料及雷达兼容红外多频谱隐身涂料研究已引起重视,已开展实质性研究工作并在新型号机上进行了应用。

2.3 迷彩涂料

飞机用迷彩涂料是涂覆在飞机表面,利用涂料的不同颜色进行伪装功能的一种涂料。迷彩伪装涂层除具有飞机蒙皮漆的各项要求外,还能满足与背景相适应的光谱反射性能、表面无光泽等伪装方面的要求。迷彩涂料的应用始于二战,战后在各国得到了迅速发展,从单色到多色,从可见光到近红外。目前基于可见光、近红外迷彩伪装涂料在各国已达到实际应用阶段。随着侦察技术的不断完善和发展,迷彩涂料类型也在不断发展,包括中红外伪装涂料;与中远红外、雷达波复合的多功能伪装少料;能兼容可见、近红外、中远红外和雷达波的多频段伪装涂料以及可随环境变化的所谓智能型伪装涂料等。

在我国,迷彩伪装涂料的研究和应用在坦克和军用车辆较为普遍,但在性能上与国外先进国家相比还有较大差距。在军用飞机上的研制和应用有待继续完善。

2.4 环保涂料

涂料在施工过程中释放出的溶剂及其残留物对生活环境、对人体的伤害已经越来越引起大家的重视。那些低毒或无毒、对环境污染少的绿色环保涂料已经成为研究的重点,包括:

(1)高固体分或无溶剂涂料

一般涂料的固体分含量为 20%~ 60%,固体分含量约为 75%的涂料称为高固体分涂料。涂料的溶剂通常占总量的 40% ~ 80%,这些成分不仅白白浪费了,还毒化空气,损害操作人员的健康。如果使用低粘度的树脂和活性溶剂,采用先进的喷涂设备就可以大大提高涂料的固体含量。

(2)水基涂料

以水为溶剂既经济又安全。有两种水基涂料:水溶性漆和水乳漆。提高水基漆的耐水性和保护活性基团不与水发生作用是今后研究过程中需解决的技术难题。

(3)无毒涂料

为提高漆膜的抗腐蚀性、耐光性、耐热性等技术性能,在涂料中添加了一些含铬、铅、锡等有毒元素的化合物。这些有毒物质将逐渐被无毒或低毒化合物替代。

2.5 性能更高的涂料

随着涂料品种的不断翻新,其性能也不断提高。现在军用装备上大多采用环氧漆和聚氨酯漆,这些漆的耐热性和耐候性还不够理想。新一代漆中将更多地含有氟、硅、杂环和其他金属、非金属元素,涂层的耐紫外光性能、耐热性能将有很大提高。

新的功能涂料也将层出不穷。在军用武器对抗中,功能涂料将大显身手。除吸波涂料、迷彩涂料外,新的等离子涂料、变色涂料、抗激光涂料、纳米复合涂料都可能出现。

2.6 多用途涂料

目前的一个涂层系统往往有底漆、过渡漆、面漆、罩光漆等许多层次组成,这给材料的制造、施工、维护造成许多麻烦。未来的涂层材料将越来越简单化,一层多用,涂覆一、两层就能实现所有的功能。

3 飞机修理对涂料性能的要求

3.1 耐热性

飞机高速飞行时,产生气动加热,速度越快热量越多,因此,涂于飞机外表面的涂料必须具有承受高温的能力。

3.2 耐磨性

飞机在飞行中受到高速气流、尘埃、雨滴、冰雹等的冲刷与撞击,因此涂于飞机外表面、雷达罩、发动机叶片的涂层应具有较高的耐磨性。

3.3 牢固的附着性

飞机飞行过程中及起飞、着陆时,机身、机翼前沿、垂尾前沿、雷达罩整流锥等迎风受力部位会受到强大的冲击及振动等,因此,涂于机身表面、发动机转动部件上的涂层应具有牢固的附着性、抗冲击性和柔韧性,在强烈的振动和气流冲刷下,保证漆膜不开裂、不脱落。例如,飞机的前缘防护涂层系统就采用了在环氧漆中添加一定量的高韧性材料,以提高涂层的抗冲击性能。

3.4 耐机用流体性

飞机和发动机上使用的多种流体介质 ( 如煤油、润滑油,液压油、酒精等 ) 对涂层都有浸蚀,特别是飞机用的双酯滑油和磷酸酯滑油,其浸蚀性更强,因此,在这些流体介质的作用下,要求涂于飞机蒙皮及发动机零件表面的涂层不起泡、不发粘、不脱落、不变色。

3.5 优良的防护性

飞机飞行和停留于各种环境 ( 如高温高湿地区、沿海地区或工业城市 ) 时会遇到湿热、风沙、紫外线辐射、温差、霉菌、夹有盐雾的海风和含有二氧化硫的工业大气等,这都将对飞机的材料产生腐蚀,因此,涂于飞机内、外部的涂层应具有优良的防护性能。

3.6 耐温变性

高速飞行的飞机遇到的气候条件以及在飞行和着陆后的环境条件是瞬息万变的,地面与高空温差大,骤然变化的温度会使涂层内产生应力,导致开裂、脱落,因此,航空涂料应具备适应高低温剧烈变化的性能,以保证不开裂、不脱落。

4 结语

现代航空涂料的发展方向和飞机修理对涂料性能的要求,决定了我国应加强材料基础技术的研究,用更先进的航空涂料替代目前的等标准采用,充分发挥飞机的隐身战斗性能,加快隐身材料在现役和在研战斗机中的应用步伐。

参考文献:

[1] 王基茹,王晓红 . 中国军工材料体系 航空·飞机 [M]. 北京:国防工业出版社,2004.636-637.

[2] 孙希泰 . 材料表面强化技术 [M]. 北京:化学工业出版社,2005.359-369.

×关闭
×关闭