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飞机也讲究保养!聊聊战机“护肤”那些事
作者:李超 谢啸天    来源:解放军报    2018-11-17

  风驰电掣,鹰击长空。刚刚闭幕的中国国际航空航天博览会上,各种战机“盛装”登场,一展雄姿。

  速度与激情的背后,离不开战斗机的一副“好身板”。很多人以为,战斗机生来就是铜头铁脑一身钢,不怕磕磕碰碰。事实恰恰相反,就算没有受到明显外力撞击,战机也很容易受伤,需要精心保养。

  说起飞机保养,很多人都会联想到汽车4S店的定期保养。与汽车的保养相比,战机保养要复杂得多,仅战机“皮肤”的养护,就有多重工序、需要多层涂装甚至还要实施“整容”手术。今天,我们就来聊聊战机的机体表面材料养护。

F-35战机采用了新一代隐身涂料技术,不再担心涂层的剥落问题。徐小丹摄影

  战机“护肤”那些事

  战机的“皮肤”也娇嫩

  和人的皮肤怕风吹日晒一样,战机的皮肤更怕日晒雨淋。假如不用“护肤品”,战机表面的材料很快就会起斑点和橘皮凹坑,进而大面积“毁容”。

  为运载大量载荷上天和便于机动,制造飞机机体时使用的都是强度高、重量轻的材料。这些材料包括钛合金、铝合金以及超高强度的不锈钢等。迄今为止,制造飞机所用的材料中,金属材料仍然占到一半以上。

  这类金属材料的优点和缺点都很显著。其优点是强度高,超音速飞行也不会令其折断。其缺点是特别怕腐蚀,自然界中无处不在的水汽、烟雾、雾霾都很容易侵蚀战机材料,不管这些材料是外露的,还是内置的。一旦战机材料生锈或者开裂,即便遇到不太大的载荷也可能发生断裂,进而严重危及战机飞行安全。

  高强度铝合金广泛应用于战机大梁、桁条、起落架、隔框和蒙皮等部位。在高温、高湿、高盐雾的热带海洋气候中,未加防护的战机暴露8天后,表面就会出现点状腐蚀凹坑。之后,凹坑从外到内迅速扩展。4个月后,材料表面形成鼓包。2年之后,表面出现分层剥离现象。如此一来,战机不仅表面损坏,材料内部也几乎被挖空。

  其实,不仅是铝合金,钛合金和钢合金在一定情况下也会发生腐蚀现象。

  有“航空航天最佳材料”之称的钛合金,就容易因不同液体浸泡而被腐蚀,或者因不同电位差金属接触造成电化学腐蚀。

  钢合金的生锈,更是常见。这些现象充分说明,看似坚固无比的战机,其实也有致命“要穴”和罩门,在大自然的风吹雨淋下,照样会加速老化。

  所以,一些国家的战机在沿海地区执行完低空任务后,要及时“洗澡”,通过地面上由喷水口组成的水幕,用淡水把机身上下冲个遍。这样做是为了避免机身上残留的盐分对机体表面材料造成腐蚀。

  “护肤”,想要达标不容易

  人类重视护肤是为了美观,而战机“护肤”很大程度上是为了“生存”。为给战机“延寿”,飞机设计师对战机的“皮肤”格外关照,开出了很多“美容方”加以养护。其中,最常用的方法就是给战机“擦粉”。

  当然,飞机擦的“粉”可不简单。具体来说,那就是一层层涂料。涂料,就是涂敷到物体表面上,干燥之后能结成坚韧完整的保护薄膜的物质。飞机部件在制造成形之后,大多要涂上多层涂料,比如底漆、面漆、防腐剂。此外,还要给飞机敷上一层“面膜”,也就是外层涂装。

  对于普通柔性的中低强度铝合金蒙皮,通常做法是在表面覆盖一层非常薄的纯铝作为保护膜。这个时候战机就可以“素面朝天”,或者涂上客户喜欢的颜色。假如不涂色,战机的外观就是银色的高反光镜面,很多民航飞机的外表就是这样。

  对于强度较高的铝合金材料,大多采取“泡澡”方式处理,即进行阳极氧化处理。经过这道“美容”程序,材料表面会形成致密阳极氧化层。这层膜硬度高、耐磨性好、耐腐蚀能力强,可以使表层材料不太害怕风雨的侵蚀。阳极氧化层形成之后,材料会从热的良导体变成绝缘体,耐热性能大大提高,1500℃的高温都不在话下。同时,这层膜具有很强的吸附能力,可以在上面喷涂各种不同的保护漆,比如底漆或者面漆,进一步提高材料在腐蚀环境下的寿命。这就是传统的飞机“美容术”。

  这一层层的“粉”既“贵”又“重”,以民用的波音747飞机为例,装饰整机至少需要250千克涂料,对一架飞机进行彩色喷漆的费用最多可达20万美元。

  “整容”,只为战场求生

  随着高新科学技术的发展与投入运用,战斗机的“护肤”技术也在大步跟进。为提升战场生存几率,战机甚至经受了从“护肤”到“整容”的巨变。

  上世纪80年代,美军开始列装F-117“夜鹰”战机。“夜鹰”打开了战机隐身技术的大门,也把新的“护肤”方式呈现在世人面前。海湾战争中,“夜鹰”飞到了防守严密的伊拉克首都巴格达核心区域进行投弹,而伊拉克的雷达居然毫无反应。之所以能实现“隐身”,是因为”夜鹰”成功进行了“整容”。

  隐身飞机和普通飞机相比,机翼和机身做了特别的“剪裁”,大部分表面或者边缘都是倾斜而且相互平行的。这一设计,可以将前方的敌人雷达波反射到远离原方向的无害位置,而且飞机的雷达反射截面可缩减到未“剪裁”时的1%左右,使雷达发现距离极大缩短。

  不仅如此,隐身飞机还运用了新型“护肤品”——隐身涂料。涂料在飞机隐身中起到的作用仅次于飞机的外形结构。常见的飞机隐身涂料包括雷达吸波涂料、红外吸波涂料、可见光吸波涂料、激光吸波涂料、声呐吸波涂料和多功能吸波涂料。

  正常使用雷达隐身涂层,能使反射信号显著降低。美军的F-22“猛禽”战斗机使用的隐身材料多达6层。在与F-15“鹰”战斗机进行的空中模拟对抗中,即便“猛禽”飞到了目视距离,“鹰”的雷达仍然难以锁定它。这,就是“整容”的威力。

  但是,“猛禽”为此付出的代价也不小——其表面隐身涂层经常“掉粉”开裂。美军机务维护人员每天一半工作量都在给战机“补妆”,非常麻烦。为此机务人员调侃“猛禽”是“娇滴滴的机库皇后”。近年来,F-35“闪电”战斗机使用的涂层变得牢固而结实,不再需要经常给机身“补妆”。这也为各国“养护”战机提供了新的思路和借鉴。

责任编辑:索朗尼玛
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