航空维修论文

2010～2011学年第二学期

飞机结构维修（作业）

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飞机密封结构

密封技术是我国飞机结构设计、制造和修理的薄弱环节，目前普遍采用的粘贴平板式密封条或灌注橡胶密封剂等密封技术难以解决此难题。密封技术是飞机腐蚀防护的重要组成部分和关键技术。本文针对我国飞机密封技术的现状，着重围绕密封问题所引发的腐蚀损伤对典型飞机结构疲劳寿命影响、飞机结构新的密封技术及其有效性验证方法等一系列关键技术问题开展了较深入的研究。

一.绪论

密封是军用和民用领域所必须的一门通用技术，不仅建筑、石油化工、船舶、机械制造、能源交通、环境保护等工业离不开密封技术，航空、航天、武器装备等尖端领域也与密封技术紧密相关。20世纪以来飞机制造业取得了长足的进步，飞行速度最高达到了音速的3倍，飞行高度超过20000m，连续飞行距离达到20000km以上。这种“更高、更远、更快”成就的取得是在一系列复杂技术问题得到解决后实现的，而密封技术就是实现该目标的关键技术之

一。人类在高空飞行的生存空间必须能满足维持生命的基本条件，即氧气的浓度和环境温度。随着高度的增加，氧气浓度和环境温度都会急剧下降。人的肺部能承受的最低气压相当于海拔4500m高空处的大气压力，超过这一高度普通人就会感到缺氧并出现高空病反应，这也是非密封座舱飞机飞行的极限高度；同时，随海拔高度每增加lOOm，气温下降约0．65121‘1，超过l 1000m大约降至．56．5℃，因此想要实现高空载人飞行的飞机必须采用气密座舱并配置氧气增压、加温装置的空气调节系统，气密座舱和空气调节系统的实现都依赖于密封技术的实现。飞机的燃油、液压、冷气、氧气、润滑系统和操纵运动的伺服机构内也都装配有大量的密封件来保证飞机的正常工作和飞行安全。一架大型客机上使用的密封制品达10000～15000项，密封剂的用量达1吨。密封技术的应用范围十分广泛，凡是涉及流体贮存、传输、能量转换装置，以及有隔热、隔音、降噪、防水要求的设施或装置都需要采取相应的密封措施。在工业生产和日常生活中，密封失效问题越来越被人们所重视，由密封泄漏引发的问题，轻者出现“跑、冒、滴、漏”现象，因物料泄漏而造成能源的浪费；重者会使操纵失效，甚至引起爆炸、火灾、有毒物质泄漏等危及人身安全的灾难性事故。密封失效引发的灾难性事故不胜枚举，下面简要介绍一些典型事故案例：

1)1986年美国挑战者号航天飞机推进器内O形密封圈出现故障，航天飞机升空后不久就在 空中爆炸解体，数名宇航员罹难，该消息震惊了全世界，致使美国的航天事业在接下来的十几年都一蹶不振；俄罗斯联盟号宇宙飞船返回舱燃料泄漏，数名字航员死于非命。

2)我国东方红三号卫星升空后因发生管路泄漏而无法正常工作。据初步统计机械没备的质 量事故中1／3以上是由于密封失效引起的泄漏。

3)1984年12月，震惊世界的印度博帕尔事件。带来的灾难是2万多人丧生，5万人终生残疾，20万人受到威胁，附近的3000多头牲畜也幸免。而这次事件的祸源，就是因为博帕尔农药 厂中30吨异氰酸甲酯毒气泄漏引起的。

4)1985年8月，美国两弗吉尼亚州的一所化工厂发生杀虫剂泄漏事故，造成上百人死亡，震动了全美国。

5)1986年初，加拿大安大略省，因运输途中泄漏出几百升多氯联苯，导致100多公里长的高速公路关闭一周。不难看出，密封技术是军用和民用领域不可或缺的一项关键技术，对国防与经济建设以及人民的生命、财产安全都会产生重要影响。

1．1．1飞机密封技术的重要性

密封技术也是飞机中广泛采用的一项技术，许多结构和动部件都涉及到要进行密封的问题。飞机是一个由数以万计的零部件组成的复杂系统，各零部件连接界面不可避免地会存在缝隙。另外，为了安装和维修各种机载设备，飞机机体上开设了许多大小不等、形状各异的

窗口或口盖。如果这些缝隙、窗口或口盖没有良好的密封，就会成为进水的重要“通道”。迄今为止，飞机的密封技术研究在我国还没有引起足够的重视，研究经费投入很少，大多数飞机中所采用的密封防水技术较为落后。分析近年来我国一些现役飞机发生的一系列重大腐蚀故障，本文认为，飞机密封是飞机腐蚀防护的一个极其重要的组成部分，是影响飞机疲劳寿命、日历寿命、经济修理和安全性的一个关键因素。飞机密封技术不当或密封失效后会导致服役环境中含有腐蚀性介质的潮湿空气或雨水渗入飞机内部。这些腐蚀介质长时间积聚在飞机内部，危害极大，主要表现在三方面：第一，容易引起各类机载设备故障，严重地影响正常使用，甚至还能导致严重飞行事故：第二，容易引起结构发生腐蚀，会使修理难度和费用大幅度增加，导致使用寿命缩短，增加安全隐患。第三，飞机在飞行状态下由于渗水或漏水遇到低温时会结冰，可能导致一些活动部件无法正常工作，严重情况下可能导致飞机失去控制，直接威胁飞行安全。由此可见，飞机结构的密封工作的重要性不可低估。开展飞机密封防水新技术研发及其应用研究，采取有效措施防止或显著地减少雨水从缝隙进入飞机内部，对于降低机载设备故障发生率，减轻飞机结构腐蚀，提高飞机使用安全性和寿命具有重要意义。

1．1．2我国飞机密封防水技术现状及存在的问题

下面介绍几个典型机种结构由于密封防水问题引发的腐蚀故障，并简要分析其原因和危害 性。

案例l：Xl、×2和×3型飞机螺栓槽密封防水问题引发的腐蚀故障

2008年在对X 1、X2和×3型飞机进行检查中发现，大多数飞机左右两侧中央翼与中央翼、中央翼与中外翼和中外翼与外翼对接部位5块盖板下以及水平尾翼与机身对接部位4块小盖下螺栓槽中存在严重的积水，油脂损耗和变质现象，个别螺栓槽和螺栓出现一定程度的腐蚀。 上述3型飞机9个关键对接部位螺栓槽严重积水问题的原因土要有如下两方面：

第一，密封防水结构设计措施存在缺陷。上述9个对接部位都位于飞机上部，飞机制造和大 修中在盖板下粘贴了一层防水腻子布进行处理。这种密封防水措施不合理，潮湿空气很容易进入该部位，尤其下雨天，雨水会有大量渗、漏而沉积在螺栓槽底部；我国多数机场的服役环境雨水多，空气湿度大，是引起上述9个对接部位K期积水的客观原因。飞机年飞行时间相对较少，导致检查周期过长。因而不能及时发现螺桂槽的积水、油脂损耗和变质现象。显然现有的维护规程不台理是引起上述9个对接部位长期积床，得不到及时发现与排除的主要原因之一。上述9个对接部位属于飞机非常重要的关键承力结构，螺挂槽长期积水，一方面会引起封填油脂流失、损耗，另一方面，积水与油脂发生化学反应，引起油艏变质而失效．出厂时间较长的飞机螵栓槽中的油腊敞发出异味，转变为具有腐蚀性的介质如有机酸等，从而导致机体结构和传力螺栓受到腐蚀。9个对接部位螺栓槽长期积水后，会引起关键承力结构产生严重的腐蚀问题。由于9个对接部位都是采用超高强度铝台金加工的复杂结构．这种材料虽然具有静强度高和抗疲劳裂纹萌生寿命长的优点，但对环境腐蚀十分敏感”．一旦出现腐蚀．其发展速度很快，在疲劳载荷作用下很窖易发生腐蚀疲劳而萌生疲劳裂纹，从而导致其疲劳寿命和静强度大幅度降低，对飞行安全构成隐患。

案例2：×t型飞机编队灯密封防水问题引发的腐蚀故障

2008年在检查中发现．多数编队灯存在严重的积水和腐蚀现象。对编队灯的积水问题的原因进行分析，本文认为主要有三方面的原因：

1)编队灯与机体结构连接部位采用传统的平扳式的橡胶密封垫，表面刷涂一层防水胶进行处理，密封防水设计不台理；

2)密封材料(包括密封垫和防水胶)在我国服役环境容易老化失效：

3)现有的维护规程中没有对编队灯做出洋细的维护要求。：

第一，在高空飞行或地面停放期间，当温度低于0℃时会结冰而引起编队灯破裂，从而影响

飞机的完好状态：

第二，长期积水状态。会影响编队灯的工作状态，提前损坏，甚至会导致机电气系统出 现短路或短路问题，对飞机的安全构成一定的隐患；

第三，当编队灯因积水而腐蚀穿孔后，会引起周围结构腐蚀。

案例3：×4、×5和x6型飞机平尾人轴内腔密封防水问题引菠的腐蚀故障

2005年在×4型飞机特检中，首次发现平尾大轴内腔均存在不同程度的腐蚀，之后平尾大轴的腐蚀问题就接连发生，现将发生的一系列与平尾大轴腐蚀有关的问题归纳如下：截至2009年12月，在40多架×4飞机中发现平尾大轴内腔均存在不同程度的腐蚀，尤其在焊缝周围腐蚀更为严重。在腐蚀问题没有解决之前，要求全部更换平尾大轴。若订购新的平尾大轴不仅周期陡，而且耗资巨大，将严重影响藏个机群的正常使用及修理。 2006年对大修和专检中的多架×5飞机平尾大轴采用内窥镜柱查发现．内脏存在不同程度的腐蚀损伤．有的飞机平尾大轴在焊接部位腐蚀损伤情况相当严重，已对飞机的安全飞行构成较严重隐患。

3)2006年一架x6型飞机左平尾大轴在疲劳试验中发生断裂。检查发现内腔表面防腐处理存在严重缺陷，腐蚀十分严重。断口分析表明，疲劳裂纹起始于定位焊点处的腐蚀坑，疲卦裂纹扩展区有大量的腐蚀产物．而断裂部位义没有发现材科和加缺陷。应力分析表明．断裂部位应力水平远低于材料的疲劳强度．正常情况不可能发生疲劳破坏。腐蚀是导致该架飞机左平尾人轴断裂的根本的原因之一。×6飞机左平尾大轴在疲劳试验中发生腐蚀断裂以来．对数十架×6型飞机平尾大轴进行了普查。采用内窥镜和光检查发现．所有平尾大轴内腔都存在不同程度的腐蚀，其中有21件平尾大轴存在严重的腐蚀损伤，5件已经出现了裂纹，因而不得不停飞更换，严重影响了飞机的飞行安全和部队的正常训练。目前平尾大轴的腐蚀问题已经戒了当前乃至今后一段时间严重影响上述型号飞机延长首翻期特检、火修以及制造的重大问题。平尾太轴腐蚀的详细分析结果将在第三章给出．其腐蚀原因归纳起来主要有三方面： 第一．在连接部位存在间隙，但没有采用密封防水措施，因而降水、潮湿空气或气温的交替 变化引起的凝露等腐蚀介质会从间隙不断渗入到平尾大轴内腔而难以排出，造成内腔长期处于恶劣的局部环境。

第二，内腔表面所采用的防腐体系及其涂装技术不合理，不能满足对涂层的厚度、均匀性和 附着力等方面的技术要求，防护涂层存在明显的缺陷。

第三，所选的30CrMnSiNi2A高强度钢对环境腐蚀的比较敏感，内腔焊接部位是该结构的 腐蚀危险部位，由于焊缝和定位捍点周围不可避免地会存在残余应力，材料处于高能态．焊村与母材存在电位差．也导致该部位腐蚀敏堪性增加，进一步加快腐蚀的萌生和加剧腐蚀损伤的发展。

综上所述，腐蚀是引起飞机结构失效的主要因素，现役飞机结构腐蚀故障非常突出。密封防水是飞机腐蚀防护的一个重要环节，现役飞机多数腐蚀问题都与飞机密封防水有直接或间接关系，尤其是飞机内部结构渗水和漏水引起的腐蚀问题或故障十分普遍，有的还相当严重。大量的事实表明，密封是我国现役飞机结构设计、制造和修理的薄弱环节。由此可见．开展飞机密封防水技术研究，采取有效措施防lE或显著地减少雨水从缝隙进入飞机内部．对于降低机载设备故障发生率，确保动部件在低温飞行状态下能够正常工作．减轻飞机结构腐蚀．从而提高飞机使用可靠性、安全性丰¨寿命县有重要意义，这也正是本文选题的重要工程背景。

1．2国内外飞机密封技术发展概况

自从莱特兄弟1903年进行了人类历史上第一次有动力的飞行后，时至今日，飞机行业的发 展发生了天翻地覆的巨大变化，而伴随着飞机制造业发展的同时，密封技术作为一种基础工业技术，在飞机制造业上无时不刻发挥着重要的作用。现代飞机的发展给密封技术提出了更高的要求。例如现代歼击机要求具有超音速巡航能力、高机动性能力、隐身能力等，满足这些要求的需要促使着高性能液压作动系统的发展，现代歼击机液压系统向着大功率、高压技

术以及恶劣的局部工作环境趋势发展。大功率与小体积之间的矛盾日益突出，必须寻求新的密封技术来协调。液压密封就存在这样的问题，一方面，由于航空产品空间结构紧凑限制了产品的设计，传统橡胶密封在结构上很难保证产品密封要求；另一方面，处于高、低温等恶劣的工作环境下会加快橡胶制品的老化，从而影响产品的性能、寿命和可靠性。因此，传统密封技术已逐渐不能适应现代飞机的发展需求。密封件和密封剂是飞机密封技术的两大核心内容，与国内的研究状况相比，国外密封技术的发展已相当成熟。此外，还有很多新型密封剂应用与航空工业的密封技术中，开发新的阻燃密封剂；并且，在飞机的首次出厂前就已经安装好完整的密封防水结构。研究密封件的方法有试验法和计算机模拟法。计算机的发明特别是近年来计算机软硬件技术的飞速发展，给工业生产带来了前所未有的改变，在飞机设计中发挥着越来越重要的作用。很多密封结构密封机理都可以用计算机辅助工程——CAE软件来分析和优化，CAE软件的数学基础是有限单元法等各种数值计算理论，计算机技术的发展给有限元算法的实现提供了运行环境。有限元算法在金属结构中的应用已经非常可靠和成熟，在飞机工业中可以用来分析飞机结构的受力状态，并预测疲劳寿命。应用最广泛的密封件是由橡胶材料制成的，所以对橡胶材料进行有限元模拟计算就显得尤为重要。利用有限元算法，人们可以对橡胶材料进行复杂受力状态的分析计算，甚至是对大变形情况也能进行分析，通过选择合适的模型，都能保持较好的精度。

二.现有飞机密封防水结构的特征和不足

2．1密封技术的选型及其影响因素

密封的作用是隔绝系统内外的物质交换，可以分成两个方面：一是，防止内部的物质向外泄 漏；二是，阻止外部的物质渗入内部。泄漏是一种在机械设备中常出现的故障，而密封可以阻止泄漏。能起密封作用的零部件称为密封件。密封件存在于各种机械产品中，应用广泛。在机器和设备的使用过程中，出现的大量工作介质的“跑、冒、滴、漏”现象，反映了在密封件的设计与制造过程中所存在的问题。密封形式的选取对于密封件密封防水性能起着十分重要的作用，只有根据实际具体应用条件的要求去选用或设计适合的密封形式，才能达到最优的密封防水效果。

2．2.1密封材料与密封件

密封材料的选用要考虑密封介质及其具体工作条件，对密封材料所具有的一般性要求如下：

1)材料微观结构致密，不发生渗透；

2)机械强度和硬度适合所应用的环境；

3)密封件多在受压状态下工作，要压缩回弹性好，应力松弛小；

4)适用温域广，高低温条件下都能保持常温时的优良性能；

5)对所应用的介质耐受性好，不腐蚀，不老化：

6)易加工，取材方便；

7)对应用于动密封而言，要摩擦系数小，耐磨性好。

完全满足这些特点的通用密封材料是不存在的，但性能优良的密封材料是可以满足其中大部 分性能要求，因此要根据实际需要来选择相应的密封材料。橡胶是最常用的密封材料，除橡胶外，适合做密封材料的还有石墨、聚四氟乙烯以及各种纤维、陶瓷和金属，以便满足着不同情况对密封材料的要求。

根据具体密封结构形式的不同，密封材料分类如下：

1.适用于胶密封的液体密封胶、胶体密封剂；

2.适用于填科密封垫密封的各种动植物纤维、石棉等；

3.对可以制成各种成型密封件的橡胶和塑料：

4.适用温度范围广的石墨和工程陶瓷；

5.可用于高真空、高压、低温等特殊条件F的各种金属。

2．2．2密封技术分类

由于实际密封形式的多样性，可以按照不同的方法进行分类。根据机器和设备在正常运转时相对接合面之间是否存在相对运动可分为接合面相对静止的静密封和接合面相对运动的密封；根据接合面之间是否接触可分为接触式密封和非接触式密封；根据密封时的工作时的温度、压力等条件的不同可分为高真空密封、高压密封和低温密封等。这些密封分类方法之间的主要区别在于密封的结构类型、密封机理、密封件所选材料以及密封的工作环境等存在不同。产过程自动化和高温、低温、高压、真空以及各种强腐蚀性介质、含同体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。但机械密封结构较复杂，对加工制造要求高，安装与更换比较麻烦，价格高。迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环形密封齿，齿与齿之间形成一系列节流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。迷宫密封的轴与机壳间存在间隙，无固体接触，无需润滑，并允许有较大的热膨胀，适应高温、高压、高旋转速率的场合。迷宫密封泄漏量较大，可以用在密封性要求不高而工作条件极端恶劣的场合，如迷宫密封被广泛用于汽轮机、燃气轮机、压缩机、鼓风机的轴端和级间的密封，或其他动密封的前置密封。动力密封有离心密封、浮环密封、螺旋密封等，是靠动力元件产生压头抵消密封两侧的压力差以克服泄漏，具有很高的密封性，但能耗大，且产生的压头不高，不宜在高压密封中设计使用。此外，还有用于特殊场合的高压密封，真空密封和磁流体密封等。密封形式的选取要考虑实际需要与应用环境。在满足密封性能的情况下，-T艺越简单越好。通常情况下，为了达到良好的密封效果，所有静密封均采用接触式密封。根据实际需要，动密封既有接触式的，也有非接触式的类型。一般来说，接触式密封要比：IE接触式密封的密封效果好。在动密封中，如果密封面的线速度较小，可以采刚密封性能较好的接触式密封，考虑到接触式密封中摩擦和磨损，在线速度较高时可以采用非接触式密封。 根据实际密封条件的不同和密封要求的不同，发展出来各种各样的密封形式，在应用过程中， 要根据实际的应用环境和工程需要去确定所选用的密封形式，或者重新设计新型的密封形式。

2．2．3密封性能的影响因素

密封性能的好坏可以用密封度来衡量。密封度可以用单位时间内介质的体积或质量的泄漏量 即泄漏率来表示。密封的理想情况是零泄漏，泄漏率为零，即没有介质能够通过密封副到达另一侧。但是密封结构、密封材料、密封环境等密封条件是多种多样的，影响最终密封性能的冈素繁多。从绝对的理论意义上来说，没有什么样的密封结构能够做到零泄漏，因为物质都是由分子构成的，分子之间有空隙，分子总是永不停息地做无规则热运动，一种物质的分子可以渗入另一种物质的分子彼此进入对方而形成扩散。有入曾经做过试验，把油密封在厚壁钢筒里，然后向里面加上2万个大气压，经过一段时间，钢筒表面没有裂纹出现，仍然可以观察到钢质容器壁上有细密的油珠出现，这是油分子透过钢壁从内部渗透到表面上来。但是从工程实际的意义上来说，密封结构只要保证泄漏量在工程许用的范围内就可以了。造成泄露的内冈是介质本身的压力和介质分子的吸附和扩散作用，这也是需要采取密封措施的原因；造成泄漏的外因是密封结构的设计缺陷。机械加工的精度对泄露量有较大影响，机械加 工使机械产品表面可能存在各种缺陷出现形状尺寸偏差，或粗糙度不能满足要求，装配零部件的联接处就会存在缝隙；在两侧介质压力差驱动下，工作介质就可沿着缝隙流向低压侧而产生泄漏。而密封的措施可以是用密封件封填联接面上的缝隙，隔离两侧介质，或给泄漏物质以反向压力，以抵消引起泄漏的动力。机械加工精度是广泛影响密封性能的一个重要因素，在各种形式的密封结构中都直接影响着密封的性能。在常规介质压力作用下，密封介质直接通过密封结构是产生泄漏主要形式：但在考虑低压或真空系统的密封时，在消除了直接泄漏之后，有时仍不能达到工程要求的密封性能，这时主要的泄漏形式是渗漏和扩散，即在压力差和浓度差作用下，介质通过密封材料的毛细孔的物质传递。这种情况下的密封性能由密封材料的性能有关，性能优良的密封材料可以把渗漏和扩散降至最低。采用胶密封形式的密封

结构其性能由密封剂的性质来决定，如密封剂的粘附力，粘度，是否硫化，硫化后的强度等。 最终密封的实现要通过一系列装配工艺来实现，所以密封工艺与密封剂的质量、被密封结构 设计的合理性是同等重要的，先进、合理的密封工艺可实现结构的优质密封。综上所述，影响密封性能的因素有密封的环境条件、密封的型式、所选用密封材料、密封工艺和实际操作等。

2．3飞机结构密封技术及其指标要求

2．3．1飞机结构密封技术

按照密封件的物理形态，可将飞机结构的密封方式分成三种基本类型：同体密封、液体密封、 胶体密封。

1)固体密封

通常是指采用橡胶密封条(片、块、垫)等物质进行密封。它的密封机理是利用这些同体密封件具有超弹性，在受剑压缩时出现大的变形量而将缝隙填满。其优点是：对大缝隙的填充 性好、简单易行、经济。其缺点是：对于表面不连续部位、细小缝隙部位、粗糙不平部位的密封性不好；不能用于飞机上活动构件部位的密封。用室温固化橡胶密封剂对飞机窗口边框部位直接密封的方式，也是属于固体密封。它的密封防水性能和使用寿命等都有很大提高。但是，使用一段时间后密封效果就会变差。问题的主要原因是：

①密封剂是多组分，施工工艺较复杂，涂层质量难以得到保障，特别是粘敷力不易得到保障，胶层容易剥落；

②胶层的弹性不够好，硫化后呈平板状簿层结构，于是可压缩变形量很小；

③窗口框架上整体灌胶，导致开启窗口盖困难，有时只有用敲打等办法强行开盖，这样窗口盖周边容易变形，使原有的密封性遭到破坏；

④不能用于复杂的活动构件部位密封。

2)液体密封．

液体密封，是指用密封油对机件进行密封。它适用于精密机件表面的密封。因为密封油的粘 度小，流动性大，不适用于飞机设备窗口边框部位的密封。这种密封技术主要由于密封性要求很高的场所。它要求需密封的表面加工精细。

3)胶体密封

胶体是指物理形态介于固态和液态之间的物质，它既不像固体那样有一定的形状，也不像液 体那样具有很好的流动性。胶体密封，就是指用胶体状物质实施密封作业。在外力作用下，它的外形很容易发生变化；当外力停止作用时，它的外形则保待不变。因此它适应性强，适用于活动构件部位、细小缝隙部位的密封防水。但是它的强度低，不宜单独用于较宽缝隙部位的密封。胶体密封的突出优点就是在外力作用下形状可以随意的改变，填充性能好，对于结构复杂的细小缝隙有良好的密封防水效果。但这也是它的主要缺点是：强度低，容易被挤跑或粘走，因此用于经常打开的部位例如活动窗口，就需要适时地补充。所以在实施胶体密封时，要根据情况来选取密封剂，使之具有能满足要求的粘度。

2．3．2飞机结构密封技术的指标和要求

根据密封技术在飞机结构密封防水应用中的实际调研情况可知，当前的飞机结构的密封技术 方案需要满足如下技术指标和要求：

1)具有多种防护功能。不仅能用于机载设备窗口(缝隙)的密封防水，而且能用于活动构件部位的密封防水。

2)具有优良的密封性、防水性、防腐性、电绝缘性。

3)实旅方法和工艺简单易行、安全。

4)粘附性适中好，填充性和可维护性好，经济，使用寿命长(一般应超过五年)。

2．4．1飞机密封的技术难点分析

航空工业尽管己经有百年历史，但密封防水技术确是我国飞机结构设计、制造和修理的薄弱 环节。这是因为：

①飞机机构各部件间所存在的各种缝隙以及外部机载设备的窗口和口盖不仅数量多，而且大 小不等、形状各异。这给制定密封防水方案增加很大难度、带来很多麻烦。

②机载设备窗口和口盖都是活动类型的结构设计。窗口和口盖上的固定装置、锁紧装置都是 属于复杂的活动构件。这就要求所采取的密封防水措施，既要具有良好的密封防水性，又要能保持活动构件的原有活动功能特性。

③许多窗口盖是用薄铝板制作的，不仅面积大、而且结构复杂，在使用过程中边缘很容易发 生变形翘曲，这样很容易破坏相应结构的密封防水性能。

④对于现役飞机来说，任何防护措施都必须以确保飞行安全为前提。这对密封防水技术研究 又增加了许多限止条件。

2．4．2现有的飞机密封结构的特征及其不足

根据前期的调研工作，得出当前飞机结构密封防水的状况是位于机头及机身上部重要的电 子、电气设备窗口基本上都有密封防水措施。而其它部位的大多数窗口基本上没有密封防水措施。除座舱部位以外，整个飞机机体是非密封结构设计，因此，机体外部所有缝隙及活动构件部位都是进水途径。

飞机机载设备窗口密封防水的传统方法都采用了固体密封技术：

①粘贴橡胶密封条(带)进行密封。由于橡胶密封条通常是呈扁平状，压缩回弹性很小；很 难形成连续的密封带，因此，防水效果较差。

②用室温硫化橡胶密封胶进行密封。它的防水效果比粘贴橡胶密封条有明显提高。新制造出厂的飞机与老旧飞机的密封结构的状况又有所不同，具体为：老旧飞机窗口的密封方法：通常是采用粘贴橡胶密封条(带、圈、片等)的方法进行密封。

其优点是：对大缝隙的填充性好、简单易行、经济。其缺点是：防水效果差。出现密封失效问题的主要原因是：

①窗口盖板形状复杂，密封条只能是分段粘贴，不可能形成一条连续的警封闭状态的密封带；②密封条呈扁平状的簿层结构，可压缩变形量很小，再加上粘贴不牢，部分产品耐老化性不好等原因，因此有效使用寿命短；

③有的窗口盖板面积很大，结构强度不够，在使用过程中很易发生变形：

④现有密封方法都不能用于复杂的活动构件部位密封。新制造出厂飞机窗口的密封方法：通常是采用多组分的室温硫化聚硫橡胶密封剂，直接在窗口框架上形成整体的密封胶层。因此，它的密封防水性能和使用寿命等都有很大提高。

但是，使用一段时间后密封效果就会变差。出现密封失效问题的主要原因是：

①密封剂是多组分，施工工艺较复杂，涂层质量难以得到保障，特别是粘敷力不易得到保障，胶层容易剥落；②胶层的弹性不够好，又呈平板状簿层结构，于是可压缩变形量很小；③窗口框架上整体灌胶，导致开启窗口盖困难，有时只有用敲打等办法强行开盖，这样窗口盖周边容易变形，使原有的密封性遭到破坏：④现有的各种密封方法都不能用于复杂的活动构件部位密封。活动构件部位密封防水的最大技术难度就是既要有优良的密封防水性能，同时又要能保障活动构件能正常活动。现有的这些固体密封技术存在的最大问题就是不能解决这一技术难题。因此，现役飞机外部众多活动构件，例如，机载设备窗口盖的边缘缝隙、固定锁扣、固定螺钉、固定螺孔、活动铰链、活动把手等部位的渗漏水问题就一直未能得到很好地解决，严重地影响飞机的使用可靠性和安全性。综上所述，通过对我国现役飞机结构密封防水技术的全面梳理，为了解决现有的飞机密封防

水结构所存在的不足，应该积极开展飞机结构的密封防水新技术研发及其实际应用研究。

2．5小结

通过对我国现有的飞机密封结构的特征及其技术不足进行全面的梳理和分析，得出结论如下：

1)我国现役飞机结构密封防水现状是除座舱部位以外，整个飞机机体是非密封结构设计；除 位于机头及机身上部重要的电子、电气设备窗口以外，其它部位的大多数窗口和飞机结构各零部件间的缝隙基本上都没有采取任何密封防水措施。

2)目前飞机机载设备窗口密封防水所采用的传统嗣体密封方法不能满足飞机结构密封技术 的指标和要求，主要表现有：①扁平状密封条压缩回弹性差，密封效果不好；②不能有效解决活动构件的密封防水问题；③采用室温硫化胶对窗口框架整体灌胶后，导致窗口开启困难，可维护性差，强行开启后也容易使口盖变形，破坏密封性能。

3)现有的密封防水技术无法满足现役飞机的维护需要，给现役飞机带来了诸多问题，成为现 役飞机出现腐蚀问题的主要原因，因此应该积极开展飞机结构密封防水新技术及其实际应用研究。

三.典型飞机结构密封防水新技术应用方案的内容

通过对传统密封技术在现有飞机中的实际应用现状的调研工作，在第二中提出了飞机结构 密封技术方案的指标和基本要求。为了满足所提出的新型密封技术方案的指标和技术要求，需要制定出飞机结构密封防水新技术方案的内容。

3．1．1密封新技术方案内容的确定

为了达到理想的效果，必须根据各个密封部位的具体状况，正确地选择或设计具体的密封防水方案。可应用的密封防水材料主要有道轨式密封条、JMF-01胶体密封防护剂、MF93 1可 剥型橡塑涂料、重防护橡塑涂料和DL-609厌氧密封胶等。根据不同部位，密封防水方案的具体措施有所不同。经过研究小组的共同研究决定，主要的技术方案初步确定，可分为如下三个方面：

1)机载设备窗口部位的密封防水方案

①对于不常打开的窗口缝隙，将窗口边框及所有同定螺孔、螺钉、把手、塔扣等部位清洗干 净，填充涂覆足量的胶体密封防护剂。

②对于需经常打开的活动类型的窗口，如果窗口深度较浅，采用填充粘胶体密封剂的方法。 实施方法同①；如果窗口深度较深，采取“道轨式密封条+胶体密封剂”的方法。

③对于原来用密封条密封的窗口，如果原有的密封条完好，则作清洁处理。如果原有的密封 条如果己损坏，则作更换处理。然后在窗口框架上及所有同定螺孔、螺钉、把手、塔扣等部位填充涂覆胶体密封防护剂。

④对于原来用窒温硫化聚硫橡胶密封剂实施整体密封的窗口，如果原有的密封胶层完好，则 作清洁处理，然后在窗口框架上及所有同定螺孔、螺钉、把手、塔扣等部位填充胶体密封防护剂。如果原有的密封胶层己经损坏，则先清除损坏的胶层，然后按照方法②进行防护处理。

2)飞机外部易进水缝隙的密封防水方案

①对于可拆卸蒙皮等部位的缝隙，采用涂敷可剥型橡塑涂料的方法进行外部整体密封。 ②对于不可拆卸蒙皮等部位的缝隙，采用涂敷可剥型橡塑涂料的方法进行外部整体密封。也 可以采用涂敷重防护橡塑涂料的方法进行永久性外部密封。

3)飞机外部其它活动部位的密封防水方案

对于飞机外部其它活动部位，例如铰链、活动把手、指示杆等部位，采用填充足量胶体密封 防护剂的方法进行密封。根据所确定的密封防水新技术方案，制定了针对典型案例中所描述问题的密封防水方案。采用的具体密封防水方案如下：

①对于×l，×2，×3型飞机螺栓槽部位的密封防水问题，采取“道轨式密封条+胶体密封剂” 的方案进行密封。

②对于×l型飞机编队灯部件的密封方案，方案同①，将道轨式密封条的具体形状改为单条 空心圆柱型密封条进行密封。

⑨对于×4、×5和×6型飞机平尾大轴内腔密封防水问题，采取了向平尾大轴上销轴和销孔 之间的缝隙渗入DL-609型厌氧密封胶的方案。

3．1．2密封防水新技术方案的装配工艺流程

“道轨式密封带+胶体密封剂”是密封防水新技术方案的核心内容，适用于大部分的飞机窗 口密封装配。合理的装配工艺流程是最终实现密封性能的理论基础，但工艺流程的最终确定要在实际工程应用中不断摸索，反复修改，才能最终满足需要工程需要。基本的密封带装配工艺流程如下：

1)清理相关部位在需要进行密封操作的部位，打开飞机窗口，伤的情况下，必要时可以使用有机溶剂进行清理，

2)根据边框形状裁剪并粘贴密封带去掉边框上的灰尘等，在不给飞机结构造成损为粘贴密封带做好准备工作。一般飞机窗口边框为矩形，量出各个边框的长度，按照长度在飞机边框转折的地方把密封带剪成斜角对折，尽量使密封带在边框上自然平整铺开，无褶皱，无缝隙，接缝处尽量短。然后在飞机边框上涂抹胶黏荆，为保证粘贴牢同，保证密封带位置合理，不变形。推荐使用502粘合剂，粘贴时注意扶正密封带的位置。对于如编队灯这样的窄小圆形窗口边框，使用单条圆筒式密封带，可以先顺着边框圆周粘贴，在完成一周时在合适的位置剪断密封带。粘贴时要注意使密封带自然弯曲，无附加扭曲或其他变形。

3)涂覆胶体密封剂

在粘贴好的密封带中间的道轨槽和道轨两侧涂抹JMF．01胶体密封防护剂。要涂抹均匀，厚 度适中，在边框上的螺栓孔里也要填入密封剂。对于平直边框的拐角处，密封带裁剪对接的地方缝隙较大，尤其注意涂抹足量密封剂。在填涂密封剂时，可以使用刷子等工具进行。

4)盖上盖板，在螺栓孔等部位涂抹密封剂

盖上盖板之后，在盖板上的螺栓孔中填入密封剂，然后再拧紧螺栓或螺钉。拧紧螺栓或螺钉 之后，再在其表面涂抹密封剂。在已盖严盖板的边缘缝隙处，也要均匀涂抹密封剂。

5)注意事项

在使用过程中，如果发现密封剂流失，应当及时补充。在施工时，应做好充分的防护工作， 以免密封剂沾染到人体如皮肤衣物或其他不必要的部位。如果不慎沾染皮肤，可以使用肥皂，洗衣粉等清洗。对于衣服或其他部位，可以使用汽油或其他有机溶剂进行清洗。

3．3螺栓槽部位和编队灯部位的防水改进效果试验验证

通过第一章中的典型案例已经了解到，所要进行密封的9个螺栓槽部位全部位于飞机上部， 在服役期间要经受雨水渗透和高低温的交替作用；而编队灯也要经受潮湿空气和雨水渗透，同时在服役期间还要受到高低温的交替作用，二者密封结构所处环境相似。采用“淋雨+浸渍腐蚀+高低温”的加速模拟环境考核验证试验方法，以验证这些部位所采取的密封防水新技术方案能否满足预期的密封防水效果。