水陸兩棲飛機防腐蝕密封設計

黃靜，張健

（1.結構腐蝕防護與控制航空科技重點實驗室，荊門 448035； 2.中國特種飛行器研究所，荊門 448035）

緒論

水陸兩棲飛機服役在高溫、高濕、高鹽霧的海洋環境，腐蝕環境極為惡劣。提高其在海洋環境（高溫、高濕、高鹽霧等）下的腐蝕防護能力是延長飛機使用壽命的關鍵。

本文將主要針對水陸兩棲飛機機體結構的防腐蝕密封設計進行研究，開展全機結構腐蝕環境分區、并根據分區進行密封設計，目的是力求提升飛機的抗腐蝕性能，避免濕氣和腐蝕介質等從縫隙侵入，提升飛機的使用壽命，保證飛機的使用安全性和可靠性，降低維護成本。

1 環境分區

根據水陸兩棲飛機的使用環境，對全機結構進行了環境分區，環境分區見圖1和表1。

表1 環境分區

圖1 環境分區示意圖

2 防腐蝕密封設計一般要求

防腐蝕密封設計的一般要求：

1）密封劑的涂覆不能堵塞排水通道；

2）與托板螺母配合的螺栓：口蓋部位使用潤滑脂進行濕裝配，其余部位使用密封劑進行濕裝配；

3）零件間使用橡膠墊、密封帶/墊的部位不進行貼合面密封；

4）填角密封、縫隙密封不得影響周邊零件的裝配；

5）當填角密封搭接到零件表面的密封劑影響后續裝配時，填角密封的密封劑高度與零件的頂部平齊；

6）零件之間搭接/對接產生的間隙需進行縫隙密封；

7）有相對運動的部位涂潤滑脂；

8）抽釘安裝后的下陷，使用密封劑填至與結構平齊后，涂與結構相同的漆層；

9）蒙皮內部的對接帶板/對接長桁邊緣，蒙皮開口邊緣使用密封劑進行邊緣密封；

10）貼合面密封膠需擠出貼合面邊緣，如無密封膠擠出，需補做邊緣填角密封；

11）貼合面若存在空穴、間隙、下陷、表面缺陷，使用密封劑進行預先空穴填充；

12）鈦合金與鈦合金之間不需要密封。

3 密封材料的選用

3.1 選用原則

密封材料的選用應根據結構密封部位的密封要求、密封結構的工作性質、密封目的、使用環境溫度、密封材料活性期、使用經驗及使用的廣泛程度慎重加以選擇，選擇的材料應具有最佳綜合性能。

1）應選用已在航空業正式使用或在波音、空客等飛機上正式使用的密封材料。

2）選用的密封劑應有較寬的涂敷和施工溫度、濕度范圍；

3）使用環境在（-60～130）℃范圍內的部位，應選聚硫橡膠密封劑；使用環境在130 ℃以上的部位，應選有機硅類密封劑；

4）經常拆卸的部位應選擇底粘附力的密封劑。

3.2 選用方案

密封材料選用清單見表2。

表2 密封材料

4 密封工藝

防腐蝕密封工藝形式主要包括結構密封和緊固件密封裝配。其中結構裝配包括貼合面密封、填角密封、縫隙密封等。緊固件密封裝配包括：永久連接緊固件、可拆卸緊固件、密封鉚接等。通過零件結構進行電搭接的，導電連接部位不可涂密封劑，裝配后在零部件的貼合面邊緣做填角密封；通過搭鐵線進行電搭接的，安裝后，連接搭鐵線的緊固件使用密封劑封包。

4.1 結構密封

1）貼合面密封

貼合面密封是指在零件配合表面施加密封劑，是結構防腐蝕密封的主要方法，貼合面密封要求零件連接后周邊有連續可見的密封劑擠出。

貼合面的工藝要求如下：

①貼合面密封劑涂敷厚度一般控制在（0.3~0.5）mm之間。對于弧形配合面一般為（0.5~0.8）mm，接頭與骨架間一般為（0.8~1.0）mm。若涂過多的密封劑，裝配后不能保證達到規程要求的連續膠珠；

②貼合面密封裝配后應保證沿貼合面縫隙有少量密封劑連續擠出，并可修整成光滑的填角密封。在密封劑施工期內將結構安裝結束后，將貼合面周緣擠壓出的多余密封劑整形為小的填角密封，見圖2。

圖2 貼合面密封示意圖

2）填角密封

填角密封是在零件貼合面邊緣施加密封劑，經過整形而形成一個連續的波紋狀密封劑涂層的密封類型，工藝要求如下：

①填角密封應使用保護性膠帶，保證填角密封的形狀與尺寸要求；

②涂完膠后，應在密封劑的使用期限內，將填角整形到要求的外形，密封劑必須與結構表面保持連續接觸；

③填角密封示意圖見圖3，填角密封尺寸要求見表3。

表3 填角密封（縫外密封）形狀及尺寸要求

圖3 填角密封示意

3）縫隙密封

縫隙密封用于結構對接縫隙的填充密封，防止縫隙積水、并助結構形成良好的氣動外形。

4.2 緊固件密封裝配

是指在緊固件桿與孔壁之間涂上密封劑后，消除緊固件與孔壁之間縫隙。所有緊固件需要使用密封劑進行濕裝配。

4.2.1 永久連接緊固件

1）干涉配合緊固件

①對于埋頭緊固件，裝配之前在安裝孔兩端或緊固件頭部下涂密封劑，或用密封膠覆蓋整個埋頭窩；

②對于凸頭緊固件，在緊固件的頭下涂密封膠，或在孔周圍的結構件表面涂密封膠，確保緊固件頭和結構之間密封膠的擠出物連續，見圖4。

圖4 干涉配合緊固件安裝示意圖

2）間隙配合緊固件

①先在安裝孔內或緊固件光桿部分（不包括螺紋區域）涂密封劑，再將緊固件插入緊固件孔內裝配。如果需要使用墊片，在墊片兩面再涂一層密封劑，見圖5所示。安裝結束時，應確保密封劑從緊固件頭部周緣被連續擠出。若不連續，重復上述安裝工藝；

②對于埋頭緊固件，沿緊固件頭部周緣被均勻擠壓出來的密封劑，應該與緊固件頭部或者結構表面平齊；

③對于凸頭緊固件，沿緊固件頭部周緣被均勻擠壓出來的密封劑，不得超過緊固件頭部高度的一半。

3）緊固件封包

緊固件封包處理是將緊固件端頭用密封劑完全覆蓋，形式見圖6。

圖6 螺栓封包示意圖

4.2.2 可拆卸緊固件

可拆卸緊固件是指在大修周期內，維護檢查過程中需要拆卸的緊固件?？刹鹦毒o固件可選用液態密封劑或潤滑脂裝配，即起到密封、防止腐蝕介質侵入，又便于維護維修時的拆裝。穿過蒙皮、外部結構的可拆卸緊固件，位于類外部結構區域的內部可拆卸緊固件，以及異種材料連接的可拆卸緊固件，可按圖5所示，將液態密封劑或潤滑脂涂于安裝孔內或螺栓、螺釘光桿部分，然后安裝緊固件。

圖5 緊固件安裝示意圖

4.2.3 密封鉚接

密封鉚接指在鉚釘桿與鉚釘孔壁之間涂上密封劑，消除鉚釘與孔壁之間的細小縫隙，形式見圖7。

圖7 密封鉚接示意

5 防腐蝕密封詳細設計示例

5.1 發動機短艙前環（高溫密封區）

短艙前環主要由前緣蒙皮、內蒙皮、外蒙皮、橫向隔框、縱向隔板和長桁組成，示意圖見圖8。

圖8 短艙前環結構示意圖

1）貼合面密封

以下部位先涂DC-1200 OS底膠再涂90-006-2RF高溫密封劑進行貼合面密封，包含但不僅限于：所有永久性貼合面。

2）填角密封

無

3）緊固件濕裝配

以下緊固件涂90-006-2RF高溫密封劑進行濕裝配，包含但不僅限于：非活動部位緊固件。

4）緊固件封包

以下緊固件先涂DC-1200 OS底膠再涂90-006-2RF高溫密封劑進行封包，包含但不僅限于：非活動部位的非鋁合金緊固件。

5.2 10框-20框頂部壁板（氣密區）

10-20框頂部壁板位于氣密區，示意圖見圖9。

圖9 10框-20框頂部壁板

1）貼合面密封

以下部位涂MC780-C類密封劑進行貼合面密封，包含但不僅限于：

①蒙皮與蒙皮、長桁、框、帶板、天線墊片、天線連接支架、防甩冰板密封條、托板螺母連接板、連接角材接觸面；

②長桁與長桁接頭、角片、托板螺母連接板、天線連接支架接觸面；

③框與帶板、角片、角材接觸面。

2）填角密封

無

3）縫隙密封

無

4）緊固件濕裝配

所有緊固件（蒙皮上參與電搭接鉚釘除外）MC780-C類密封劑進行濕裝配。

5）緊固件封包

以下緊固件（與蒙皮連接的緊固件僅蒙皮內側）涂MC780-B類密封劑進行封包，包含但不僅限于：

①非鋁合金緊固件。

②蒙皮上參與電搭接鉚釘墩頭。

5.3 1框-7框單龍骨梁（水密區）

1框-7框單龍骨梁位于機頭船底，屬于水密區，示意圖見圖10。

圖10 1框-7框單龍骨梁

1）貼合面密封

以下部位涂MC780-C類密封劑進行貼合面密封，包含但不僅限于：

①腹板與上緣條、下緣條、立柱、開口加強板接觸面；②上緣條與上緣條連接件接觸面；

③下緣條與下緣條連接件、放水閥閥體接觸面。

2）填角密封

以下部位先刷涂一層MC780-A，待表面干后再涂一層MC780-B類密封劑進行填角密封，包含但不僅限于：

①腹板與上緣條、下緣條、立柱、開口加強板接觸面邊緣；

②上緣條與上緣條連接件接觸面邊緣；

③下緣條與下緣條連接件、放水閥閥體接觸面邊緣。

3）縫隙密封

以下部位涂MC780-B類密封劑進行縫隙密封，包含但不僅限于：無。

4）緊固件濕裝配

所有緊固件涂MC780-C類密封劑進行濕裝配。

5）緊固件封包

以下緊固件（與蒙皮連接的緊固件僅蒙皮內側）涂MC780-B類密封劑進行封包，包含但不僅限于：非鋁合金緊固件。

5.4 水平安定面-外側右前緣（防腐蝕密封區）

水平安定面-外側右前緣位于平尾，屬于防腐蝕密封區，示意圖見圖11。

圖11 水平安定面-外側右前緣

1）貼合面密封

以下部位涂MC780-C類密封劑進行貼合面密封，包含但不僅限于：蒙皮與肋、鳥撞隔板、加強長桁、連接T型材、加強墊板、對接帶板之間的貼合面；

①肋與鳥撞隔板、加強長桁、連接T型材角片、連接T型材、加強墊板、對接帶板之間貼合面；

②加強角材與肋、鳥撞隔板之間的貼合面；

③T型材連接角片與長桁、連接T型材之間的貼合面；

④托板螺母與對接帶板之間的貼合面；

⑤其他固定連接的零件之間的非電搭接貼合面。

2）填角密封

無。

3）縫隙密封

以下部位縫隙涂MC780-B類密封劑進行縫隙密封：蒙皮之間的對接縫隙。

4）緊固件濕裝配

以下固定連接的緊固件MC780-C類密封劑進行濕裝配，包含但不限于：

①蒙皮與肋、鳥撞隔板、加強長桁、連接T型材、加強墊板、對接帶板之間的連接緊固件；

②肋與鳥撞隔板、加強長桁、T型材連接角片、連接T型材、加強墊板、對接帶板之間的連接緊固件；

③加強角材與肋、鳥撞隔板之間的連接緊固件；

④T型材連接角片與長桁、連接T型材之間的連接緊固件；

⑤托板螺母的安裝鉚釘、連接螺栓；

⑥其它固定連接的緊固件。

5）緊固件封包

以下緊固件兩端涂MC780-B類密封劑進行封包：

所有固定連接的非鋁合金緊固件（穿透蒙皮的非鋁合金緊固件，僅在內部一側進行封包）。

5.5 機翼右12肋（油密區）

機翼右13肋位于右機翼盒段內，在油箱內部，屬于油密封區，示意圖見圖12。

圖12 機翼右13肋

1）貼合面密封

以下部位涂PR-1782 -C類密封劑進行貼合面密封，包含但不限于：

①壁板長桁連接角材與長桁之間貼合面；

②壁板長桁連接角材與肋主體之間貼合面；

③肋主體與壁板、梁之間貼合面。

2）填角密封

以下部位先刷涂一層PR-1782-A密封劑，待表面干后再涂一層PR-1782-B類密封劑進行填角密封，包含但不限于：肋主體與壁板、梁之間貼合面邊緣。

3）縫隙密封

無。

4）緊固件濕裝配

所有緊固件（電搭接緊固件除外）涂PR-1782-C類密封劑進行濕裝配。

5）緊固件封包

穿過上下壁板及前后梁的緊固件涂PR-1782-B類密封劑進行封包；

所有非鋁合金緊固件涂PR-1782-B類密封劑進行封包。

6 結語

本文規定了水陸兩棲飛機結構防腐蝕密封設計要求，密封示例在每個環境分區各選取了一個組件進行詳細密封，可作為工藝人員編寫工藝指令和裝配人員進行密封施工的依據。由于水陸兩棲飛機需要在海洋環境下服役，本文是按照海洋腐蝕腐蝕環境進行密封設計，因此本文也可作為艦載機密封設計時的參考。