石志想，何衛(wèi)平（中國特種飛行器研究所，湖北 荊門 448035）

飛機(jī)外表面用清洗劑使用性能分析

石志想，何衛(wèi)平
（中國特種飛行器研究所，湖北 荊門 448035）

目的 對飛機(jī)外表面進(jìn)行清洗，保持飛機(jī)清潔美觀，去除腐蝕性介質(zhì)和污染物，避免飛機(jī)表面遭受腐蝕。方法 選擇飛機(jī)日常維護(hù)中具有工程應(yīng)用基礎(chǔ)的6種不同類別飛機(jī)清洗劑（AHC-1，AHC-5，Delec，TFQX-1，Cee Bee 280，Calla Solve 120），依據(jù)MIL-PRF-85570D和GJB 5974—2007，對6種飛機(jī)清洗劑的性能進(jìn)行評價分析。結(jié)果 按照標(biāo)準(zhǔn)中的測試方法對清洗試驗件進(jìn)行對比，TFQX-1和Calla Solve 120兩種清洗劑的清洗效果最好。結(jié)論飛機(jī)清洗是預(yù)防飛機(jī)腐蝕的第一步，使用TFQX-1和Calla Solve 120這兩種清洗劑可以作為飛機(jī)外表面日常腐蝕防護(hù)、清洗的有效手段，在飛機(jī)中推廣應(yīng)用。

清洗劑；鋁合金；飛機(jī)外表面清洗；清洗性能

飛機(jī)在飛行和停放期間，飛機(jī)外表面和部件上不可避免會沉積鹽霧、灰塵、風(fēng)沙、油污等污染物。這些污染物不僅會影響飛機(jī)的外觀，使其表面光潔度降低，還會使飛機(jī)的摩擦阻力增大，耗油量增加，更嚴(yán)重的是污染物聚集處往往會成為腐蝕的誘發(fā)因素，導(dǎo)致如縫隙腐蝕、點蝕等局部腐蝕的發(fā)生，危及飛機(jī)的飛行安全[1—2]。飛機(jī)表面定期清洗已成為飛機(jī)腐蝕控制過程中的一個重要環(huán)節(jié)。英國相關(guān)研究認(rèn)為清洗飛機(jī)使沿海飛行的飛機(jī)表面腐蝕性介質(zhì)濃度大大降低，其中氯離子濃度降低85%左右，硝酸鹽濃度降低90%左右，硫酸鹽濃度降低80%左右，使用清洗劑清洗的效果比單純清水沖洗效果好很多。國外飛機(jī)制造商一致認(rèn)為“阻止飛機(jī)表面腐蝕的唯一方法是經(jīng)常清洗”，清洗作為一種日常防腐蝕維護(hù)措施，美國已列入腐蝕維護(hù)規(guī)程，作為軍用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制執(zhí)行。因此，將清洗作為飛機(jī)的日常性維護(hù)措施，對于保障飛機(jī)的安全性和可靠性，延長飛機(jī)結(jié)構(gòu)壽命會起到非常重要的作用[3—5]。

飛機(jī)外表面清洗劑主要用于機(jī)身外表面和機(jī)艙內(nèi)某些部位的清洗。隨著軍用航空工業(yè)和民用航空工業(yè)的不斷發(fā)展，飛機(jī)外表面清洗劑的使用頻率越來越高，使用范圍越來越大，在飛機(jī)日常維護(hù)中所扮演的角色也越來越重要。當(dāng)前國內(nèi)外均非常重視飛機(jī)的表面清洗工作，清洗劑市場產(chǎn)品種類繁多[6—7]，產(chǎn)品性能參差不齊，對飛機(jī)的清洗效果有好有壞。為了得到清洗效果好的產(chǎn)品，更好地為飛機(jī)清洗提供有效的數(shù)據(jù)支撐，挑選有實際應(yīng)用基礎(chǔ)的清洗劑，依據(jù)MIL-PRF-85570D《飛機(jī)外表面清洗劑》和GJB 5974—2007《飛機(jī)外表面水基清洗劑規(guī)范》，同時參照GJB 4080—2000《軍用直升機(jī)機(jī)體表面清洗劑通用規(guī)范》和MIL-PRF-87937D《航空航天設(shè)備用清洗劑》，對所選擇的6種清洗劑分別就清洗效率、對漆層表面的影響、對有機(jī)玻璃的影響以及對非涂漆表面的影響等方面進(jìn)行試驗對比分析[8—9]。

1　飛機(jī)用清洗劑分類

飛機(jī)表面清洗劑主要用于機(jī)身外表面或機(jī)艙內(nèi)部某些部位的清洗，主要有溶劑型表面清洗劑、水基型表面清洗劑、還有一些特種清洗劑，如有研磨作用的含研磨劑的清洗劑，不會劃傷清洗表面的含特種橡膠微粒清洗劑等，脫脂劑及干洗劑等。溶劑型表面清洗劑含芳烴溶劑，主要利用相似相容的原理，用于清洗飛機(jī)外表面或其他通風(fēng)條件良好部位的一般污垢，也可擦洗飛機(jī)內(nèi)表面和重型油污。溶劑型清洗劑雖然除油速度快、去污能力強(qiáng)，但其危險性大，易造成環(huán)境污染，在使用前必須考慮環(huán)境和廢水處理等問題，禁止其在通風(fēng)不暢的地方使用。水基型清洗劑以親水型表面活性劑為主，不含有機(jī)溶劑、性質(zhì)穩(wěn)定、安全性高、除油性能好、油污不沉積。其去污主要原理為皂化和乳化，一般用于飛機(jī)內(nèi)、外表面一般污垢的清洗，特別是受通風(fēng)條件限制無法使用的位置（如駕駛艙、艙底、設(shè)備艙等）。特種清洗劑如脫脂劑一般用于涂漆/非涂漆金屬零部件的清洗和脫脂，也用于去除飛機(jī)表面的緩蝕劑和重型油污，是一種堿性超濃縮清洗劑。脫脂劑對油污的溶解力強(qiáng)，一般對金屬基體不產(chǎn)生銹蝕等。而干洗劑主要用于去除飛機(jī)表面的緩蝕劑和重型油污，對油污的溶解性好，去除能力強(qiáng)。不合適的清洗劑或者合適清洗劑使用不當(dāng)時會對飛機(jī)結(jié)構(gòu)、使用人、環(huán)境造成傷害[10—14]。

2　試驗設(shè)計

試驗選擇了6種飛機(jī)表面清洗劑，清洗劑的類型和符合標(biāo)準(zhǔn)見表1。試驗分6組進(jìn)行，對每個試驗項目按照GJB 5974—2007準(zhǔn)備。

2.1清洗效率

試驗材料選用2A12-T3包鋁合金，試驗件尺寸為50 mm×100 mm×1 mm，按照ASTM G1-90清洗試驗件后稱量，精確至0.1 mg，清洗效率試驗方法、I型和Ⅱ型人造油污的配制和清洗方法參考GJB 5974—2007，使用清洗試驗機(jī)對試驗件進(jìn)行清洗。該清洗試驗機(jī)（如圖1所示）符合GJB 5974—2007的要求。

在試驗件表面涂污的面積為40 mm×80 mm（如圖2所示），油污涂覆量為150～200 mg。試驗件涂污后在（105士5）℃烘箱中烘60 min，再置于干燥器中冷卻至室溫，精確稱量至0.1 mg。試驗溶液以V清洗劑∶V水=1∶9的比例配制試驗用清洗溶液。

表1　清洗劑類型Table 1 Types of cleaner

圖1　清洗試驗機(jī)Fig.1 Cleaning tester

圖2　油污試樣涂布圖Fig.2 Sketch of oil contamination

按公式（1）計算清洗效率，數(shù)值以百分?jǐn)?shù)表示。

式中：η為清洗效率；m0為帶油污的試驗件清洗前質(zhì)量，mg；m1為帶油污的試驗件清洗后質(zhì)量，mg；m2為未刷油污的試驗件質(zhì)量，mg。試驗平均值即為清洗效率的試驗結(jié)果。

2.2對漆層表面的影響

試驗件材料、尺寸、制備及試驗方法嚴(yán)格按照GJB 5974—2007進(jìn)行準(zhǔn)備。試樣的下半部浸入體積分?jǐn)?shù)10%的清洗劑稀釋液中1 min，然后置于（38± 2）℃的烘箱中保持30 min，試驗件從烘箱中取出后用去離子水或蒸餾水沖洗，在空氣中干燥24 h。檢測試樣漆層有無裂紋、變色及起泡，然后按GB/T 6739的規(guī)定，分別測試試樣浸泡清洗劑的漆膜部分與未浸泡部分的鉛筆硬度值（如圖3所示）。

圖3　測量鉛筆硬度Fig.3 Pencil hardness test

2.3對有機(jī)玻璃的影響

采用YB-3航空非定向澆鑄有機(jī)玻璃，試驗件尺寸為178 mm×25 mm×6 mm（如圖4所示）。試驗件邊緣應(yīng)光滑無裂紋，試驗溶液采用體積分?jǐn)?shù)為50%的清洗劑稀釋液。

圖4　YB-3有機(jī)玻璃試驗件Fig.4 The samples of YB-3

圖5　有機(jī)玻璃應(yīng)力銀紋試驗示意Fig.5 Sketch of PMMA stress crazing

按照GJB 5974—2007對YB-3有機(jī)玻璃處理，并計算應(yīng)加載荷為20.5 N，試驗示意如圖5所示，試驗過程如圖6所示。試驗件在規(guī)定應(yīng)力下加載10 min，用光學(xué)目視檢測儀檢查試驗件是否有裂紋。若有裂紋，則更換試驗件；若無裂紋，則直接在試驗件支點上放置一塊13 mm×16 mm吸滿待測清洗液的脫脂棉條或濾紙，應(yīng)將棉條或濾紙放置在試驗件中部，避免待測溶液擴(kuò)展到試驗件的邊緣，導(dǎo)致邊緣產(chǎn)生裂紋。

圖6　清洗劑對有機(jī)玻璃影響試驗過程Fig.6　The processing of examination on effect of cleaners on organic glass

采用KH-7700三維數(shù)字顯微系統(tǒng)（如圖7所示）觀察試驗前后試驗件的表面形貌，通過對比發(fā)現(xiàn)，有機(jī)玻璃在6種清洗劑溶液試驗前后是否有裂紋。

圖7　三維數(shù)字顯微系統(tǒng)/KH-7700Fig.7 Microscope system of KH-7700

2.4對非涂漆表面的影響

試驗材料采用7A04-T6（包鋁）、TC4鈦合金和45鋼，將清洗后的試驗件下半部浸入體積分?jǐn)?shù)為10%的清洗劑稀釋液中，放置30 min后取出，迅速將試樣以與水平方向呈45°的方式放在（65±2）℃的烘箱中，30 min后從烘箱中取出試樣，冷卻至室溫。用流動的自來水漂洗1 min，然后用去離子水清洗，清洗后在空氣中干燥30 min。目視檢查，比較浸在溶液中與未浸在溶液中的試樣的表面外觀有無條紋和斑點。

3　結(jié)果討論

3.1清洗效率

原始試驗件、涂Ⅰ型油污試驗件和用清洗試驗機(jī)的試驗件如圖8所示，Ⅰ型油污清洗效率試驗結(jié)果如圖9所示。

圖8　清洗劑對Ⅰ型油污清洗效果Fig.8 Cleaning effect of cleaners on typeⅠoil contamination

圖9?、裥陀臀矍逑葱蔉ig.9 Cleaning efficiency for typeⅠoil contamination

原始試驗件、涂Ⅱ型油污試驗件和用清洗劑擦洗后的試驗件如圖10所示，Ⅱ型油污清洗效率試驗結(jié)果如圖11所示。

由結(jié)果可知，6種清洗劑對I型油污的清洗效率，均滿足GJB 5974—2007清洗效率85%以上的要求，所有清洗劑的清洗效率都在99%左右。有乳化作用的3種清洗劑對II型油污的清洗效率差別較大，從試驗結(jié)果可看出，CeeBee280和Calla Solve 120的清洗效率較高，都在98%左右，且Calla Solve 120可達(dá)98.54%。

在實際使用過程中，通用型清洗劑稀釋比例一般為1∶9（清洗劑體積∶水體積），通用型重污清洗劑稀釋比例一般為1∶14。在飛機(jī)清洗時可以采用擦洗或沖洗的方法，清洗時要把清洗劑沖洗干凈。在不影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)漆層、盡可能減少對人體和環(huán)境的危害情況下，清洗效率越高越好。

3.2對漆層表面影響

涂漆表面試驗件，浸清洗劑及未浸清洗劑部分的表面硬度檢測結(jié)果見表2。清洗劑浸泡前后，表面硬度無明顯變化，符合GJB 5974—2007的要求。

圖10　清洗劑對Ⅱ型油污清洗效果Fig.10 Cleaning effect of cleaners on typeⅡoil contamination

圖11　Ⅱ型油污清洗效率Fig.11 Cleaning efficiency for typeⅡoil contamination

表2　試驗件鉛筆硬度值Table 2 Pencil hardness for test samples

3.3對有機(jī)玻璃的影響

圖12給出了TFQX-1清洗溶液試驗前后YB-3有機(jī)玻璃表面形貌的對比，可以看出，試驗后的試驗件無裂紋。綜合上述分析可知，6種清洗劑對有機(jī)玻璃的影響均符合標(biāo)準(zhǔn)GJB 5974—2007的要求。

圖12　YB-3有機(jī)玻璃試驗前后表面形貌Fig.12 Appearances of YB-3 before and after test

3.4對非涂漆表面的影響

試驗件浸泡清洗劑的漆膜部分與未浸泡部分的表面形貌如圖13所示，其中試驗件上半部分未在清洗液中浸泡，下半部分已在清洗液中浸泡?？梢钥闯觯莶糠制釋訜o裂紋、變色或起泡，和未浸泡部分基本一樣。試驗件表面硬度無變化，符合GJB 5974—2007要求。

圖13　非涂漆表面試驗形貌Fig.13 Appearance of no-painting surface

4　結(jié)語

從試驗結(jié)果可知，6種清洗劑對I型油污的清洗效率均遠(yuǎn)大于GJB 5974—2007的下限要求，在99%左右。3種有乳化作用的清洗劑對II型油污的清洗效率相差較大，CeeBee280和Calla Solve 120的清洗效率為98%左右，也遠(yuǎn)高于GJB 5974—2007的下限要求，且Calla Solve 120的清洗效率高于CeeBee280。由涂漆/非涂漆表面結(jié)果可知，6種清洗劑對飛機(jī)漆層表面和漆層脫落區(qū)的表面都不會產(chǎn)生影響，對有機(jī)玻璃也均未造成影響。

飛機(jī)清洗劑的清洗效率十分重要。清洗效率過低，不能洗凈污漬；清洗效率過高，極有可能伴隨一定程度的飛機(jī)材料腐蝕。由試驗結(jié)果可以斷定，在不影響飛機(jī)材料本身性能的前提下，TFQX-1和Calla Solve 120的清洗效果最好。在飛機(jī)實際使用時，只有選擇適當(dāng)?shù)娘w機(jī)清洗劑，才能滿足飛機(jī)的日常維護(hù)需求和適航要求。

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Performance of Cleaners for Aircraft Surface

SHI Zhi-xiang，HE Wei-ping
（China Special Vehicle Research Institute，Jingmen 448035，China）

Objective To clean the aircraft surface,keep aircraft clean and beautiful,remove corrosive media and contaminants,so as to avoid the surface corrosion of aircraft.Methods Six different kinds of aircraft cleaners(AHC-1, AHC-5,Delec,TFQX-1,Cee Bee 280,Calla Solve 120)were selected which were used for engineering application in aircraft maintenance.The performances of the six kinds of cleaners were evaluated according to MIL-PRF-85570D and GJB 5974—2007.Results The comparison of the test samples according to the test methods in the standards showed that TFQX-1 and Calla Solve 120 had the best performance of cleaning.Conclusion Aircraft cleaning is the first step in preventing aircraft corrosion.The application of the two different kinds of aircraft cleaning(TFQX-1 and Calla Solve 120)in the daily aircraft maintenance is an effective means to prevent corrosion and cleaning,which is valuable for popularization and application.

cleaner；aluminum alloy；cleaning of exterior surface of aircraft；cleaning performance

2015-09-20；Revised：2015-10-10

10.7643/issn.1672-9242.2016.01.010

TJ07；TB304

A

1672－9242（2016）01－0051-06

2015-09-20；

2015-10-10

石志想（1984—），女，湖北荊門人，碩士，工程師，主要研究方向為飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)與控制。

Biography：SHI Zhi-xiang（1984—），F(xiàn)emale，from Jingmen，Hubei，Master，Engineer，Research focus：corrosion prevention and control.