1  服役环境对飞机抗腐蚀能力的影响

腐蚀环境的影响因素主要包括空气湿度、温度、盐雾、太阳辐射、酸性大气、砂尘、机械环境（拉伸和弯曲疲劳、振动疲劳、摩擦磨损）和诱发高温环境。

1）湿度的影响。湿度是影响腐蚀的主要环境因素，当相对湿度达到临界值时，金属腐蚀速率会急速增加，温度和湿度的协同作用更进一步加速了飞机的腐蚀。湿度加速了非金属材料的老化，对机载产品而言，密封材料的破坏会影响对机载设备的稳定性、绝缘性、点火电压和体绝缘电阻。在交变湿热循环中，箱体结构产生的呼吸效应造成箱内环境的湿度增大，提高了产品发生腐蚀的概率。

2）温度的影响。温度影响产品表面水膜的停留时间和状态、水汽的扩散速率、腐蚀反应速率以及水膜中各种腐蚀性气体和盐类的溶解度、水膜的电阻以及腐蚀电池中阴、阳极过程的反应速度。

3）盐雾的影响。盐雾中的Cl^–具有极强的穿透性，对其钝化膜的破坏性极强，容易产生点蚀，且引起点蚀向纵深扩散，是造成材料腐蚀失效的重要因素之一。

4）太阳辐射的影响。太阳辐射环境的影响效应体现在热效应和光化学效应老化2个方面。因材料的膨胀系数不同，在热效应作用下可能会产生运动机构的卡滞，零部件因应力集中而造成破坏等，对温度敏感的元器件高温和局部过热失效等，其中紫外线的影响最大。光化学效应主要影响非金属材料，包括织物和塑料变色，涂层开裂、粉化和变色，聚合物发生交联反应和断链反应等。

5）酸性大气的影响。海洋环境下的酸性大气主要舰船、飞机等的排放的SO₂，能够通过吸附扩散溶解于设备表面的液膜中，并发生水合反应和电离反应。主要影响包括腐蚀和产品的绝缘降低、接触不良。

6）砂尘环境的影响。砂尘环境的影响主要包括砂尘冲刷作用引起的产品表面的磨损、运动部件的卡滞，捕获腐蚀介质，引起腐蚀。另外，珊瑚砂中附着的盐粒子也加速了产品的腐蚀。

7）机械环境的影响。机械环境不会使飞机直接发生腐蚀，但会促进腐蚀的发生和发展。主要影响环境包括疲劳、振动、摩擦磨损环境。在疲劳载荷的作用下，结构连接部位产生相对位移，破坏了连接处的装配防护体系，腐蚀介质从缝隙进入后产生腐蚀。

振动载荷的影响主要体现在以下几方面，一是破坏材料的内部组织，特别是树脂类材料在振动载荷作用下，可能会导致材料中的添加剂与树脂间的微观界面破坏，从而影响材料的性能。二是在振动载荷作用下，管路等零件与其他零件产生摩擦，破坏原有的防护体系及零件表面光洁度，从而产生腐蚀。另外，接插件长期在振动载荷的作用下，接插配合部位可能会产生微缝隙，腐蚀介质进入后导致腐蚀的发生。摩擦磨损的影响主要体现在摩擦力破坏对防护层的完整性，降低了零件的表面光洁度。

2  飞机腐蚀损伤效应

根据服役环境对飞机抗腐蚀能力的影响分析结果，总结飞机腐蚀效应包括纯腐蚀/老化、腐蚀与电应力耦合、腐蚀与机械磨损耦合、腐蚀与机械应力耦合等损伤类型。

以金属结构电化学腐蚀（包括涂覆防护下的金属腐蚀）和非金属材料的老化为主要损耗机制。主要腐蚀类型包括均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀、氧化、微生物腐蚀、非金属材料老化等。其中，电偶腐蚀是飞机最常见的腐蚀形式之一，发生在结构连接部位。发生电偶腐蚀主要是由于2种相互接触材料的腐蚀电位不同，低腐蚀电位材料的腐蚀速率加快，高腐蚀电位材料则受到保护。

在电流反应中，异种金属在电解质的存在下释放或收集电子，电子转移导致金属离子溶出，材料逐渐溶解，引发腐蚀。另外，为了实现电联通，电连接部位无法通过绝缘隔离，需采用直接接触装配，从而形成电路通路，湿热大气、盐雾等腐蚀介质进入后，产生了电偶腐蚀。比较典型的案例包括电连接器插头发生发白、表面上锈（见图1），天线涂层剥落、鼓泡，紧固件锈蚀（见图2）等。

图1 连接器腐蚀

图2 天线腐蚀

在机械摩擦过程中，摩擦表面与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损称为腐蚀磨损，是摩擦作用与电化学腐蚀协同作用的结果。在摩擦过程中，相对运动破坏了材料表面的防护状态和光洁度，加速腐蚀的发生。对于已经发生腐蚀的部位，消除了腐蚀产物，裸露出的纯金属表面在腐蚀环境中很快又被氧化。为此在腐蚀与机械磨损耦合环境作用下，腐蚀和防护机理复杂，是抗腐蚀设计的难点。典型案例包括起落架和起落架、机翼活动舵面、折叠和拦阻机构等外露和开敞部位的运动机构腐蚀，典型作动筒腐蚀见图3。

2.4  腐蚀与机械应力耦合效应

加速飞机发生腐蚀的机械应力包括飞机制造和服役过程中产生的拉应力、交变疲劳应力与振动应力。

1）腐蚀与拉应力耦合。金属材料在拉应力和腐蚀环境的协同作用下，产生滞后开裂，甚至滞后断裂的现象称为应力腐蚀开裂，是一种脆性断裂现象。图4是美军飞机应力腐蚀图片。

2）腐蚀与交变疲劳应力耦合。腐蚀与交变应力耦合效应体现在2个方面，一是金属在腐蚀环境和交变应力同时作用下产生的破坏称为腐蚀疲劳；另一种是拉伸疲劳与腐蚀的交互作用，疲劳作为一种诱发环境，连接的两结构产生微缝隙，为腐蚀介质的进入提供了通路，这也是连接部位容易发生腐蚀的主要原因。

3）腐蚀与振动应力耦合。腐蚀与振动应力的耦合也体现在2个方面，一种是振动和腐蚀环境的同时作用下产生破坏，此类破坏多发生于低空飞行及地面开车运行阶段；另外一种是振动与腐蚀的交互作用，与交变疲劳的影响类似，振动应力通过诱发微裂纹为腐蚀介质渗透提供通道，腐蚀介质介入后产生腐蚀。

3  多因素耦合环境下飞机腐蚀设计难点及对策

气候环境和使用工况耦合作用下，腐蚀与电应力、机械应力的叠加效应导致连接部位和运动机构的腐蚀高发，是抗腐蚀设计技术的难点和关键。

1）腐蚀与电应力耦合环境下的设计思路。在设计过程中，除了采用耐蚀材料和高抗蚀防护体系外，加强连接部位装配过程中的隔离防护设计和装配后的整体防护设计是减少连接部位发生腐蚀的关键。在部件装配过程中，装配孔破坏了原有涂层的完整性，同时不可避免地异种材料接触加速了腐蚀的发生。采用紧固件沾底漆、密封剂、润滑脂、防腐蚀软膏和聚四氟乙烯等绝缘隔离装配防护可以有效地抑制接触腐蚀的发生，但是这些装配防护方法阻断了结构低阻抗通路，可以通过以下方法实现腐蚀防护与电连接阻抗的协同优化设计：通过紧固件实现电连接的部位，可以采用装配后再紧固件钉头整体涂漆和密封剂的方法进行防护，使装配完成的表面形成完整的防护涂层，从而阻碍腐蚀介质的进入，避免腐蚀的发生；通过接触面实现电连接的部位，可以采用新型的导电-绝缘密封胶圈进行隔离装配防护。这种新型的导电-绝缘密封胶圈由2部分组成，外圈部分采用绝缘材料制作，起到抗腐蚀绝缘防护的目的，内圈部分采用导电材料制作、实现电连续，具体形式如图5所示。

2）腐蚀与摩擦磨损耦合环境下的设计思路。运动机构在设计过程中，应选用抗腐蚀、耐磨损性能等综合性能优异的防护体系。如近年来发展和成熟应用的硬质镀铬封闭层、HVOF喷涂WC-Co涂层及微弧氧化陶瓷层。同时应考虑摩擦配副设计，摩擦副配对表面硬度需匹配，避免硬度较高的一面磨损另一面。

图5 新型导电-绝缘密封胶圈