汪俊杰 谷建一 賴(lài)家彬 張登引

（凌云科技集團(tuán)有限責(zé)任公司 湖北武漢 430000）

由于飛機(jī)的防水和排水設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致飛機(jī)腐蝕損傷，已屢見(jiàn)不鮮。關(guān)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)防水和排水不合理造成的飛行事故也有許多報(bào)道。1971年，某型飛機(jī)因廁所溢出污水，促使后增壓框接頭產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致該機(jī)墜毀［1］。1991年，某型飛機(jī)因雨水從檢查孔和導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)出口進(jìn)入殼體內(nèi)部造成短路，使電磁閥通電而自動(dòng)放下，導(dǎo)致右襟翼出現(xiàn)空中3 次自動(dòng)放下的嚴(yán)重事故［2］。1999年7月，某型飛機(jī)因發(fā)動(dòng)機(jī)限制溫控盒進(jìn)水，導(dǎo)致飛機(jī)失控發(fā)生重大飛行事故［3］。2002年3月，某型飛機(jī)因右側(cè)起落架輪艙終點(diǎn)電門(mén)進(jìn)水發(fā)生短路，導(dǎo)致空中應(yīng)急放起落架［4］。2020年9月，某型飛機(jī)在交付用戶(hù)飛行過(guò)程中，因機(jī)背中央翼后整流蒙皮左側(cè)艙內(nèi)進(jìn)水，導(dǎo)致五號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)滅火傳感器接通，發(fā)動(dòng)機(jī)滅火系統(tǒng)空中釋放，飛機(jī)緊急返場(chǎng)。

飛機(jī)進(jìn)水危害極大，主要表現(xiàn)在兩方面：（1）容易引起各類(lèi)機(jī)載設(shè)備故障，嚴(yán)重地影響正常使用，甚至還能導(dǎo)致嚴(yán)重飛行事故；（2）容易引起結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕，會(huì)使修理難度和維修費(fèi)用大幅度增加，導(dǎo)致使用壽命縮短，增加安全隱患。因此，防水及排水是飛機(jī)腐蝕防護(hù)的重要環(huán)節(jié)。開(kāi)展飛機(jī)結(jié)構(gòu)防水和排水的工藝方法研究，采取有效措施，防止或顯著減少雨水從縫隙進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部，并且保證機(jī)體內(nèi)積水及時(shí)排出，對(duì)于降低機(jī)載設(shè)備故障發(fā)生率、減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕、降低飛機(jī)的維修費(fèi)用、提高飛機(jī)使用安全性和壽命具有重要意義。

1 某型飛機(jī)結(jié)構(gòu)積水的原因分析

通過(guò)對(duì)某型飛機(jī)的定期檢查及用戶(hù)使用過(guò)程中反饋的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)飛機(jī)左、右兩側(cè)中央翼、客艙地板下方7～31 框、電氣艙、設(shè)備艙、活動(dòng)窗和尾艙底部經(jīng)常有滲水和積水現(xiàn)象。分析表明，引起上述6 個(gè)部位進(jìn)水和積水的主要原因是結(jié)構(gòu)密封防水和排水措施存在缺陷，上述6 個(gè)部位都位于飛機(jī)上部或“澡盆”部位，由于密封防水措施和排水措施不合理，雨水比較容易進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部，且排水通道堵塞或排水方式存在缺陷，從而產(chǎn)生積水現(xiàn)象。

1.1 飛機(jī)左右兩側(cè)中央翼積水的原因分析

飛機(jī)左右兩側(cè)中央翼油量表傳感器口蓋的密封方式是在口蓋上安裝海綿膠板（材料HM102-δ2mm），由于海綿膠板易老化變硬，且口蓋長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生輕微變形，從而使口蓋與口框之間產(chǎn)生間隙滲水［5］。中央翼下壁板和前后梁在潮濕的環(huán)境中易發(fā)生腐蝕，如圖1所示。

圖1 中央翼下壁板的腐蝕

1.2 飛機(jī)客艙地板下方7～31框積水的原因分析

飛機(jī)客艙地板下方7～31 框積水主要是左、右應(yīng)急艙門(mén)滲入的雨水不能及時(shí)排出，雨水聚集在窗框積水槽后，通過(guò)排水管流入客艙地板下方13～14框。飛機(jī)飛行過(guò)程中，雨水利用飛機(jī)產(chǎn)生的俯仰運(yùn)動(dòng)，在飛機(jī)前后高度差的作用下，通過(guò)客艙地板下方漏水孔排出機(jī)體。若飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停放且客艙地板下方壁板最低處基本在同一水平面，客艙地板下方13～14框的積水將很難排出機(jī)體。

1.3 電氣艙和設(shè)備艙積水的原因分析

電氣艙和設(shè)備艙滲水主要是通過(guò)口框縫隙進(jìn)入艙內(nèi)。電氣艙口蓋和設(shè)備艙口蓋密封帶在裝機(jī)使用時(shí)，若艙門(mén)密封帶受到的擠壓力較小或密封帶發(fā)生老化變形，密封帶與口框之間會(huì)產(chǎn)生間隙，雨水從口框縫隙流入機(jī)體內(nèi)部，導(dǎo)致艙內(nèi)積水。電氣艙口蓋和設(shè)備艙口蓋為雙層鋁板鉚接結(jié)構(gòu)，雨水可能從鋁板縫隙處滲入機(jī)體內(nèi)部，導(dǎo)致艙內(nèi)積水。

1.4 活動(dòng)窗漏水的原因分析

活動(dòng)窗漏水主要是通過(guò)活動(dòng)窗上的密封墊與窗框密封型材之間的間隙進(jìn)入艙內(nèi)。活動(dòng)窗外表面邊緣裝有密封圈，并與機(jī)體上凹槽形的橡膠型材相匹配，當(dāng)活動(dòng)窗上的密封墊與窗框密封型材完全匹配并有一定的壓縮量時(shí)，關(guān)窗后，形成密封結(jié)構(gòu)，兩者之間不存在間隙，活動(dòng)窗就不漏水，反之就漏水。

1.5 尾艙底部積水的原因分析

尾艙底部積水主要是雨水通過(guò)平尾安裝接頭與機(jī)體的縫隙進(jìn)入艙內(nèi)。平尾安裝接頭與機(jī)體是通過(guò)縫內(nèi)密封來(lái)實(shí)現(xiàn)防水要求的，飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用后，局部密封膠老化產(chǎn)生縫隙，雨水通過(guò)縫隙滲入尾艙，從而產(chǎn)生積水。

2 某型飛機(jī)結(jié)構(gòu)防水和排水工藝方法改進(jìn)

飛機(jī)進(jìn)水可能誘發(fā)機(jī)載設(shè)備發(fā)生故障，從而給飛行帶來(lái)安全隱患。如果能有效地防止外界水進(jìn)入機(jī)體，并且保證機(jī)體內(nèi)積水能及時(shí)排出，不僅能夠降低機(jī)載設(shè)備故障發(fā)生率，還可以減緩機(jī)體腐蝕發(fā)生，保證飛機(jī)在壽命周期內(nèi)安全飛行。

2.1 飛機(jī)左右兩側(cè)中央翼積水的工藝改進(jìn)

中央翼內(nèi)部積水會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部空氣濕度顯著增加，特別是溫度為25～30℃、相對(duì)濕度為75%～95%時(shí)，是霉菌生長(zhǎng)的良好條件，中央翼內(nèi)部構(gòu)件在水和霉菌的雙重作用下產(chǎn)生腐蝕［6］。在較高溫度條件下，口蓋上的海綿膠板（材料HM102-δ2mm）在空氣中易發(fā)生老化變硬現(xiàn)象。針對(duì)該現(xiàn)象，做出如下改進(jìn)措施。

將口蓋上安裝的海綿膠板（材料HM102-δ2mm）更換為口框機(jī)上硫化密封，即將“濕”狀態(tài)下的XM-33密封膠涂抹在口框上，在口蓋邊緣涂抹潤(rùn)滑脂，將口蓋壓在口框上進(jìn)行機(jī)上原位硫化，待XM-33密封膠硫化完全后，將多余的XM-33密封膠修平并將表面清洗干凈。該工藝可以有效消除口蓋與口框之間的間隙，較之前密封形式的密封性能有很大提升，口框硫化后如圖2所示。同時(shí)，在中央翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)件（下壁板、前后梁、肋等）表面噴涂緩蝕劑AV15，該緩蝕劑能夠在中央翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)件表面形成一層硬膜，不僅能有效置換出中央翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)件縫隙處的水分，也可以阻止腐蝕性物質(zhì)與中央翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)件發(fā)生腐蝕，能夠有效提高結(jié)構(gòu)件的抗蝕性。

圖2 口框硫化效果圖

2.2 飛機(jī)客艙地板下方7～31框積水的工藝改進(jìn)

飛機(jī)客艙地板下方7～31 框積水后，會(huì)增加地板下方空氣濕度，影響地板艙內(nèi)電子設(shè)備的使用性能，如ACAS 收發(fā)主機(jī)、YDK-2 型S 模式應(yīng)答機(jī)主機(jī)、無(wú)線(xiàn)電高度表收發(fā)機(jī)等，也會(huì)對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)造成一定的影響。飛機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)自身的俯仰角度將排水孔附近的積水排出機(jī)體。飛機(jī)在停放時(shí)，飛機(jī)客艙地板下方7～31 框的積水不易排出機(jī)體。針對(duì)該現(xiàn)象，做出如下改進(jìn)措施。

對(duì)登機(jī)門(mén)、前行李艙門(mén)和后行李艙門(mén)門(mén)框下方裝飾板縫隙處進(jìn)行縫隙密封，通過(guò)刷涂XM-33密封膠進(jìn)行填縫密封，來(lái)防止雨水從縫隙處滲入機(jī)體內(nèi)部；對(duì)機(jī)體內(nèi)部各排水通道進(jìn)行疏通，確保雨后打開(kāi)艙門(mén)滲入機(jī)體內(nèi)部的水可以直接排出。為排除客艙地板下方7～31 框的積水現(xiàn)象，使聚集在窗框積水槽的雨水直接排出，設(shè)計(jì)并加工排水轉(zhuǎn)接支座。采用鉚接連接方式，將排水轉(zhuǎn)接支座固定在客艙地板下方13～14框，將左、右應(yīng)急艙門(mén)排水管與排水轉(zhuǎn)接支座通過(guò)橡膠管連接，確保在有雨水滲入左、右應(yīng)急艙門(mén)時(shí)雨水也可以直接排出機(jī)體。該排水方式可以保證飛機(jī)在飛行過(guò)程中與停放期間滲入左、右應(yīng)急艙門(mén)的雨水可以正常排出。排水轉(zhuǎn)接支座設(shè)計(jì)圖如圖3所示，原設(shè)計(jì)排水示意圖如圖4所示，排水轉(zhuǎn)接支座安裝圖如圖5所示。

圖3 排水轉(zhuǎn)接支座示意圖

圖4 原設(shè)計(jì)排水示意圖

圖5 排水轉(zhuǎn)接支座安裝示意圖

2.3 電氣艙和設(shè)備艙積水的工藝改進(jìn)

電氣艙和設(shè)備艙積水后，不僅會(huì)影響艙內(nèi)的電氣設(shè)備性能，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕。在較高溫度條件下，電氣艙和設(shè)備艙口框上的材料HM102-δ2mm在空氣中易發(fā)生老化變硬現(xiàn)象，擠壓老化后的海綿膠板不能達(dá)到防水的作用，且電氣艙口蓋和設(shè)備艙口蓋的雙層鋁板鉚接結(jié)構(gòu)間易滲水。針對(duì)該現(xiàn)象，做出如下改進(jìn)措施。

將口框膠墊更改為涂刷XM-33密封膠，使電氣艙口蓋和設(shè)備艙口蓋的XM-33 密封膠直接與口框U 型材的內(nèi)側(cè)邊發(fā)生擠壓，確保雨水不能從口框縫隙進(jìn)入艙內(nèi)；電氣艙口蓋和設(shè)備艙口蓋為雙層鋁板鉚接結(jié)構(gòu)，在鋁板縫隙處涂刷XM-33密封膠，防止雨水從鋁板縫隙處滲入艙內(nèi)。

2.4 活動(dòng)窗漏水的工藝改進(jìn)

活動(dòng)窗漏水后，可能會(huì)對(duì)駕駛艙的儀表設(shè)備性能造成影響，從而給飛行安全造成隱患?；顒?dòng)窗安裝及調(diào)試階段，若關(guān)閉活動(dòng)窗之后密封墊與窗框上密封型材有間隙，使用過(guò)程中可能發(fā)生活動(dòng)窗滲水現(xiàn)象。針對(duì)該現(xiàn)象，作出如下改進(jìn)措施。

在活動(dòng)窗窗框上涂XM-33密封膠適當(dāng)增加厚度，使活動(dòng)窗上密封墊與窗框上密封型材貼合更緊密；調(diào)節(jié)活動(dòng)窗滾輪的高度，或在把手固定壓塊的螺釘上加減墊片，使活動(dòng)窗上密封墊與窗框密封型材處在同一個(gè)平面上。通過(guò)測(cè)隙法，識(shí)別出活動(dòng)窗上密封墊與窗框上密封型材的間隙，在活動(dòng)窗安裝階段，采用活動(dòng)窗測(cè)隙板，識(shí)別活動(dòng)窗關(guān)閉狀態(tài)下與窗框上密封型材的間隙，對(duì)能較容易抽拉測(cè)隙條的位置予以標(biāo)記，并在對(duì)應(yīng)窗框密封型材處補(bǔ)填XM-33密封膠消除間隙，使活動(dòng)窗上密封墊與窗框上密封型材貼合緊密，再次測(cè)試，直至確認(rèn)所有間隙消除?；顒?dòng)窗測(cè)隙板及安裝圖如圖6和圖7所示。

圖6 活動(dòng)窗測(cè)隙板

圖7 測(cè)隙板安裝圖

2.5 尾艙底部積水的工藝改進(jìn)

尾艙內(nèi)的升降舵舵機(jī)、方向舵舵機(jī)底座為鎂合金材料，在潮濕的環(huán)境中，舵機(jī)易發(fā)生故障，且舵機(jī)底座遇水極易產(chǎn)生腐蝕。平尾安裝接頭與機(jī)體是通過(guò)縫內(nèi)密封來(lái)實(shí)現(xiàn)防水要求的，該區(qū)域的縫隙較小，在飛機(jī)制造過(guò)程中，采用縫內(nèi)密封法來(lái)實(shí)現(xiàn)防水密封要求。在飛機(jī)大修階段，飛機(jī)制造過(guò)程中縫內(nèi)密封的XM-33密封膠部分已出現(xiàn)老化現(xiàn)象，但不宜對(duì)該區(qū)域進(jìn)行縫內(nèi)重新硫化。針對(duì)該現(xiàn)象，應(yīng)堅(jiān)持如下改進(jìn)措施。

采用縫外密封方法，即在平尾安裝接頭與機(jī)體連接的外部縫隙處涂XM-33密封膠，直接阻止水進(jìn)入縫隙，即使飛機(jī)制造過(guò)程中該區(qū)域使用的XM-33密封膠已發(fā)生老化現(xiàn)象，也可以達(dá)到防水的要求。

3 密封防水及排水改進(jìn)方案的試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)實(shí)施防水與排水改進(jìn)工藝后的飛機(jī)做淋雨試驗(yàn)。試驗(yàn)前，將機(jī)上所有艙門(mén)和口蓋鎖閉完好，采用消防水龍頭分別從飛機(jī)左右朝天噴水，高度為15～20m，給全機(jī)均勻噴水，每個(gè)部位淋水不得少于5min［7］。淋水完成后，用抹布將外表面的水跡擦除干凈，并用低壓壓縮空氣將艙門(mén)和口蓋四周縫隙中水跡吹除干凈。打開(kāi)口蓋，仔細(xì)檢查上述6 個(gè)部位結(jié)構(gòu)內(nèi)部有無(wú)水跡。試驗(yàn)結(jié)果表明，上述6 個(gè)部位經(jīng)過(guò)防水與排水改進(jìn)后均無(wú)明顯水跡，實(shí)施效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)某型飛機(jī)客艙地板下方7～31 框、中央翼、電氣艙、設(shè)備艙、駕駛艙和尾艙防水性能及排水性能不足的問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案實(shí)施效果良好，較好地解決了上述易漏水、易積水部位的問(wèn)題。該項(xiàng)改進(jìn)工藝可推廣到其他同類(lèi)機(jī)型，為解決其他現(xiàn)役飛機(jī)類(lèi)似的密封防水和腐蝕問(wèn)題提供有效的技術(shù)途徑。