甘志宏,王浩偉

(中國(guó)特種飛行器研究所,湖北荊門(mén)448035)

中美軍用飛機(jī)及武器裝備部分底漆標(biāo)準(zhǔn)差異淺析

甘志宏,王浩偉

(中國(guó)特種飛行器研究所,湖北荊門(mén)448035)

對(duì)比分析了我國(guó)軍用飛機(jī)及武器裝備用底漆標(biāo)準(zhǔn)與美軍標(biāo)存在的差異,并提出具體的改進(jìn)措施。綜述了中美現(xiàn)有的軍用飛機(jī)及武器裝備用底漆的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),從標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)指標(biāo)兩方面入手分析了二者存在的差異。由于時(shí)間、經(jīng)驗(yàn)不足等原因,我國(guó)現(xiàn)行軍用飛機(jī)及武器裝備底漆標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善,性能指標(biāo)尤其是耐鹽霧和絲狀腐蝕性能與美軍標(biāo)有較大差距。提出了我國(guó)軍用飛機(jī)及武器裝備用底漆產(chǎn)品研發(fā)以及建立和健全我國(guó)軍用飛機(jī)及武器裝備底漆標(biāo)準(zhǔn)的建議,有助于全面提升海洋環(huán)境下軍機(jī)及武器裝備腐蝕防護(hù)與控制水平。

軍用飛機(jī);武器裝備;底漆;標(biāo)準(zhǔn);技術(shù)要求

與陸基飛機(jī)不同,海軍航空裝備的服役環(huán)境具有濕度大、紫外照射強(qiáng)、鹽霧侵蝕等特點(diǎn)。隨著我國(guó)海軍戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)型和航母的服役,海軍航空裝備使用環(huán)境日益惡劣,腐蝕損傷威脅日趨嚴(yán)重[1]。海軍航空裝備腐蝕調(diào)查結(jié)果證實(shí)了這一分析,近年來(lái)我海軍飛機(jī)隨著服役年限的增長(zhǎng)和海上活動(dòng)范圍及停留時(shí)間的增加,陸續(xù)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)腐蝕問(wèn)題[2—3]。涂層技術(shù)是飛機(jī)和武器裝備腐蝕控制最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法之一。涂層防護(hù)體系對(duì)抵抗環(huán)境因素對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕至關(guān)重要,是提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗腐蝕品質(zhì),保障飛機(jī)結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期服役使用年限的決定性因素[4—6]。因此,當(dāng)前我國(guó)應(yīng)不遺余力地開(kāi)展高效防腐涂層體系的研發(fā),滿足航母和艦載飛機(jī)等軍用飛機(jī)及武器裝備的腐蝕防護(hù)要求。

涂層防護(hù)體系的耐蝕性能和附著力主要依靠底漆層[7],因此發(fā)達(dá)國(guó)家均非常重視底漆的研發(fā)工作,研制了多種類型和用途的底漆,并制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。由于美國(guó)國(guó)防部網(wǎng)站對(duì)中國(guó)讀者的封鎖,美軍標(biāo)收集不盡完善。美軍標(biāo)底漆標(biāo)準(zhǔn)矩陣中涉及軍用飛機(jī)和武器裝備用二十類底漆標(biāo)準(zhǔn),基本涵蓋了軍用底漆產(chǎn)品品種和類型,詳細(xì)規(guī)定了這些產(chǎn)品的基本組成、用途和技術(shù)指標(biāo)等。與一般工業(yè)用底漆相比,軍用飛機(jī)和武器裝備使用的底漆在可靠性、安全性和有效性等方面有其特殊性和更高的要求,因而系統(tǒng)了解國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)國(guó)內(nèi)底漆產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用具有重要的參考和借鑒價(jià)值。文中主要從標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)要求上對(duì)軍用飛機(jī)及武器裝備使用的底漆美軍標(biāo)及國(guó)軍標(biāo)進(jìn)行綜合對(duì)比,找出二者之間的差異,提出我國(guó)軍用飛機(jī)及武器裝備用底漆產(chǎn)品研發(fā)以及我國(guó)軍用飛機(jī)及武器裝備底漆標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的相關(guān)建議,為國(guó)內(nèi)軍用飛機(jī)及武器裝備高效抗腐蝕防護(hù)體系涂層材料工程化及應(yīng)用研究提供技術(shù)支持。

1 軍用底漆標(biāo)準(zhǔn)體系的比較

1.1 美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)矩陣

美國(guó)軍用底漆有專用于鋁合金、復(fù)合材料以及碳纖維表面的,有用于鉚釘和接縫處以及與高柔韌性蒙皮面漆配套用的聚氨酯彈性底漆,還有水性漆、電泳漆、高固體份、無(wú)鉻無(wú)鉛、潮氣固化型的、起落架上用的底漆等,都符合低VOC要求,專用性強(qiáng),以滿足不同機(jī)型,不同使用環(huán)境的要求。美國(guó)軍方根據(jù)底漆的組成、用途和施工方法對(duì)底漆進(jìn)行詳細(xì)分類,制定了門(mén)類齊全的底漆產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。部分美國(guó)軍用底漆標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1[8]。

1.2 國(guó)內(nèi)軍用標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)軍用底漆產(chǎn)品的基本品種與國(guó)外相比差別較大,在品種花色上與國(guó)外相比遜色不少,特別是專用性方面。國(guó)內(nèi)目前僅有飛機(jī)蒙皮用底漆、復(fù)合材料用聚氨酯底漆、氟聚氨酯無(wú)光磁漆配套聚氨酯底漆、艦船富鋅防銹底漆、環(huán)氧有機(jī)硅耐熱底漆和鋁粉瀝青船等六類底漆產(chǎn)品及相應(yīng)軍用標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的軍用飛機(jī)和武器裝備用底漆標(biāo)準(zhǔn)列于表2中。

1.3 軍用底漆標(biāo)準(zhǔn)體系上的差異

由表1、表2比較可見(jiàn),國(guó)軍標(biāo)與美軍標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)體系上主要存在的差異主要包括兩方面:一方面,相對(duì)美軍標(biāo)而言,國(guó)內(nèi)軍用底漆產(chǎn)品種類匱乏,專用性差,且缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);另一方面,美軍標(biāo)嚴(yán)格規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)適用的軍種,這是考慮到飛機(jī)和武器裝備在各軍種的服役環(huán)境不盡相同。因此防護(hù)產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)相關(guān)軍種腐蝕預(yù)防與控制主管部門(mén)的環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證與評(píng)估,滿足使用環(huán)境要求后方可獲準(zhǔn)在該軍種推廣應(yīng)用。我國(guó)尚未全面開(kāi)展防護(hù)產(chǎn)品有針對(duì)性的環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估。

2 軍用底漆標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求綜合對(duì)比分析

GJB 5591—2006《軍用飛機(jī)氟聚氨酯涂料通用規(guī)范》中配套使用TB 06-9鋅黃丙烯酸聚氨酯底漆,該材料于“九五”期間等效采用美軍標(biāo) MIL-P-23377D-85《耐化學(xué)品和溶劑的環(huán)氧聚酰胺底漆標(biāo)準(zhǔn)》開(kāi)展研制的,并在“十一五”期間推廣應(yīng)用到重要航空武器裝備上,使我國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)外表面防護(hù)涂層材料達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平。隨著世界先進(jìn)材料的發(fā)展和美軍對(duì)底漆防腐性能認(rèn)識(shí)和應(yīng)用目的上的變化,美國(guó)研制了軍用飛機(jī)和武器裝備,尤其是艦載飛機(jī),適用的新型高效防腐底漆,并修訂MIL-P-23377D-85,形成了MIL-PRF-23377K-2012[35]標(biāo)準(zhǔn)。由于受型號(hào)研制周期、經(jīng)費(fèi)、技術(shù)儲(chǔ)備以及對(duì)腐蝕認(rèn)識(shí)上的局限,我國(guó)高效抗腐蝕涂層材料研究相對(duì)滯后,新研型號(hào)仍沿用TB 06-9鋅黃丙烯酸聚氨酯底漆。下面通過(guò)對(duì)GJB 5591與MIL-PRF-23377K的性能指標(biāo)分析,找出我國(guó)軍用飛機(jī)底漆材料與國(guó)外材料的差距,有助于后續(xù)底漆產(chǎn)品的改進(jìn)與研發(fā)。

表1 美國(guó)軍用底漆標(biāo)準(zhǔn)矩陣Table 1 Specifications and standards matrix of primer coatings for aircraft and military equipment in America

表2 中國(guó)軍用底漆標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Specifications and standards of primer coatings for aircraft and military equipment in China

性能指標(biāo)逐一比對(duì)后可見(jiàn),GJB 5591與MILPRF-23377K的技術(shù)指標(biāo)差異主要表現(xiàn)在10個(gè)項(xiàng)目上,具體差異見(jiàn)表3。MIL-PRF-23377K底漆具有優(yōu)異的抗腐蝕性能,經(jīng)1000 h絲狀腐蝕后,劃痕處絲狀腐蝕長(zhǎng)度不超過(guò)3.2 mm;破環(huán)性試樣耐鹽霧2000 h后,劃痕處不出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。TB 06-9鋅黃丙烯酸聚氨酯底漆,目前其防腐蝕性能指標(biāo)已經(jīng)低于MIL-PRE-23377K相應(yīng)指標(biāo)要求,耐鹽霧性能上有所欠缺,而耐絲狀腐蝕性能尚未考慮。在高溫高濕和高鹽霧等惡劣的海洋大氣環(huán)境中,絲狀腐蝕極易發(fā)生,且相當(dāng)嚴(yán)重[36]。

表3 GJB 5591—2006聚氨酯底漆與MIL-PRF-23377K的主要技術(shù)指標(biāo)差異Table 3 Major performance differences between GJB 5591—2006 polyurethane primer and MIL-PRF-23377K

3 我國(guó)軍用底漆產(chǎn)品研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的建議

為有效規(guī)范我軍腐蝕防護(hù)工作,促進(jìn)高性能底漆產(chǎn)品的研制、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,全面提升航空裝備整體抗腐蝕防護(hù)能力,保障飛機(jī)和武器裝備的可靠性與安全性,從底漆產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建兩方面開(kāi)展下列工作迫在眉睫。

3.1 我國(guó)軍用底漆產(chǎn)品研發(fā)建議

1)強(qiáng)化軍用飛機(jī)和武器裝備腐蝕防護(hù)涂層體系中關(guān)鍵骨干材料的抗腐蝕性能,包括鋁合金、結(jié)構(gòu)鋼、復(fù)合材料表面用的防護(hù)底漆,全面提升艦載機(jī)的整體抗腐蝕防護(hù)能力。優(yōu)化鋁合金、結(jié)構(gòu)鋼表面用防護(hù)底漆的耐鹽霧性能,非破壞性試樣3000 h,破壞性試樣2000 h;借鑒美軍標(biāo)MIL-PRE-23377K,增加底漆耐絲狀腐蝕1000 h性能要求。

2)從專用性出發(fā),拓展國(guó)內(nèi)軍用底漆的品種花色。如增加用于鉚釘和接縫處以及與高柔韌性蒙皮面漆配套用的聚氨酯彈性底漆,水性漆、電泳漆、潮氣固化型等底漆品種,滿足不同機(jī)型、不同服役環(huán)境、不同施工方式的要求。

3)優(yōu)先開(kāi)發(fā)綜合性能優(yōu)異、環(huán)境友好的底漆產(chǎn)品。今后航空涂料將向底漆無(wú)鉻、無(wú)鉛化,底面漆體系高性能化,高固體份、無(wú)溶劑和水性化方向發(fā)展。近期我國(guó)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展無(wú)鉛/無(wú)鉻、高固體份、水性和彈性底漆產(chǎn)品的研制。

4)長(zhǎng)期以來(lái),面向我國(guó)重點(diǎn)行業(yè)和重大產(chǎn)業(yè)的中高檔涂料涂層用原材料——樹(shù)脂和顏填料等基本全部依賴進(jìn)口,使得占我國(guó)涂料價(jià)值70%左右的中高端市場(chǎng)基本為國(guó)外公司所壟斷。迫切需要加強(qiáng)原材料合成、防腐機(jī)理等相關(guān)基礎(chǔ)性研究工作,解決納米材料和納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用于樹(shù)脂涂層中的關(guān)鍵和共性技術(shù)問(wèn)題,突破國(guó)外的中高端樹(shù)脂及其涂料涂層專利技術(shù)壁壘和產(chǎn)品的長(zhǎng)期壟斷和封鎖。

3.2 我國(guó)軍用底漆規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的建議

1)參考、借鑒國(guó)外軍用標(biāo)準(zhǔn)體系,制定電泳底漆、水洗底漆、無(wú)鉛/無(wú)鉻環(huán)氧底漆、高固體份環(huán)氧底漆、水性環(huán)氧底漆和高固體份彈性聚氨酯底漆等國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn),建立全面、系統(tǒng)、規(guī)范的腐蝕防護(hù)底漆產(chǎn)品規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系。雖然上述新型底漆產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)尚處于研制階段,但標(biāo)準(zhǔn)先行,有利于規(guī)范生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品技術(shù)要求,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。

2)制定技術(shù)指標(biāo)科學(xué)合理,具有實(shí)用性、可操作性和先進(jìn)性的底漆國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。相對(duì)涂膜的其他物理性能,絲狀腐蝕試驗(yàn)方法是考察涂層抗腐蝕性能的一項(xiàng)更靈敏、更嚴(yán)格的方法,建議國(guó)軍標(biāo)增加此項(xiàng)技術(shù)要求,大力推動(dòng)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)單位研制出防止絲狀腐蝕擴(kuò)展性能優(yōu)異的底漆。

3)涂料在國(guó)際上被列為僅次于汽車的第二大“空氣污染源”,各國(guó)紛紛出臺(tái)法律法規(guī),限制揮發(fā)性有機(jī)物和重金屬的使用。我國(guó)必須按照本國(guó)國(guó)情,分階段分步驟地將強(qiáng)制性環(huán)保要求列入我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

4)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫,宣貫范圍包括底漆的研制、生產(chǎn)、使用各方(如底漆生產(chǎn)企業(yè)、飛機(jī)制造廠、空軍、海軍、陸航、各飛機(jī)大修廠等),以加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的約束力,促進(jìn)高性能、質(zhì)量穩(wěn)定的底漆產(chǎn)品的研制、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

標(biāo)準(zhǔn)日益成為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略性資源和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素,標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)與型號(hào)研制成敗相依、密不可分,始終貫穿于武器裝備采購(gòu)與研制全壽命周期。從標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析中美軍用飛機(jī)及武器裝備用底漆存在的差異,提出我國(guó)軍用飛機(jī)及武器裝備底漆產(chǎn)品研發(fā)以及我國(guó)軍用飛機(jī)及武器裝備底漆標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的建議,有助于全面提升海洋環(huán)境下軍機(jī)及武器裝備腐蝕防護(hù)與控制水平。

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A Brief Analysis of Military Specifications for Primer Coatings of Aircraft and Military Equipment between China and America

GAN Zhi-hong,WANG Hao-wei
(Special Vehicle Research Institute of China,Jingmen 448035,China)

To compare the differences of military specifications for primer coatings of aircraft and military equipment between China and America,and to propose detailed improvement measures.Some major military specifications for primer coatings of aircraft and military equipment in China and America were reviewed and compared.From the two aspects of specification system and technical requirement,the differences of military specifications for primer coatings of aircraft and military equipment were analyzed.Due to the lack of time and experiences,the existing military specifications system for primer coatings of aircraft and military equipment in China still requires to be improved.There is still a wide gap compared to American military specifications in salt-spray corrosion resistance and filiform corrosion resistance.Some suggestions were proposed on the development of primer coatings for aircraft and military equipment and the existing military specifications.They are helpful for the overall improvement of the level of corrosion prevention and control of aircraft and military equipment in marine environment.

military aircraft;military equipment;primer coating;specification;technical requirement

10.7643/issn.1672-9242.2014.05.014

TQ630.7

:A

1672-9242(2014)05-0069-06

2014-07-30;

2014-08-23

Received:2014-07-30;Revised:2014-08-23

甘志宏(1973—),女,江西宜春人,博士,高級(jí)工程師,主要研究方向?yàn)轱w機(jī)腐蝕防護(hù)與控制。

Biography:GAN Zhi-hong(1973—),Female,from Yichun,Jiangxi,Ph.D.,Senior engineer,Research focus:corrosion prevention and control for aircraft.