美海軍艦載航空裝備“鹽霧-SO2”試驗(yàn)方法發(fā)展歷程及啟示

朱金陽，李明，程叢高

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美海軍艦載航空裝備“鹽霧-SO2”試驗(yàn)方法發(fā)展歷程及啟示

朱金陽，李明，程叢高

（中國航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

以美海軍艦載航空裝備環(huán)境試驗(yàn)方法的研究和發(fā)展為背景，詳細(xì)綜述了一種更加適用于艦載機(jī)裝備特殊鹽霧環(huán)境考核的SO2酸性鹽霧試驗(yàn)方法的提出、發(fā)展及其標(biāo)準(zhǔn)化情況，并介紹了現(xiàn)階段美國海軍艦載航空裝備酸性鹽霧考核要求的相關(guān)規(guī)定。最后，結(jié)合我國實(shí)際情況，提出了對我國現(xiàn)階段艦載航空裝備環(huán)境適應(yīng)性研究工作的一些啟發(fā)和建議。

環(huán)境試驗(yàn)；環(huán)境適應(yīng)性；艦載機(jī)；“鹽霧-SO2”試驗(yàn)

從20世紀(jì)60年代開始，美國國防部認(rèn)識到，隨著艦載機(jī)裝備先進(jìn)性和復(fù)雜程度的提高，其采購、使用和保障費(fèi)用激增，而戰(zhàn)備完好性卻呈現(xiàn)下降趨勢[1]。由于艦載環(huán)境的嚴(yán)酷性造成的腐蝕問題，被認(rèn)為是影響艦載機(jī)戰(zhàn)備完好性的最重要原因之一。針對海軍裝備面臨的海洋大氣腐蝕問題，通常采用模擬海水或一定質(zhì)量濃度NaCl溶液的中性鹽霧試驗(yàn)方法加以考核，該類方法多基于ASTM B117標(biāo)準(zhǔn)[2]，MIL-STD- 810系列標(biāo)準(zhǔn)[3]中的鹽霧試驗(yàn)方法就是其中的典型代表。隨著艦載航空裝備的快速發(fā)展，美國航空材料實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)，針對艦載機(jī)用材料、防護(hù)工藝等的中性鹽霧試驗(yàn)往往無法準(zhǔn)確暴露其在外場服役過程中出現(xiàn)的腐蝕損傷問題。例如，7075-T6和7178-T6兩種處于最大強(qiáng)度熱處理狀態(tài)的航空鋁合金在艦載機(jī)服役過程中極易出現(xiàn)剝蝕，而在中性鹽霧試驗(yàn)中則一般表現(xiàn)為點(diǎn)蝕，緊固連接部位或高應(yīng)力集中區(qū)域的有機(jī)涂層在實(shí)際使用中經(jīng)常出現(xiàn)開裂，中性鹽霧試驗(yàn)也不能很好地暴露這一問題[4]。另外，在一項(xiàng)針對機(jī)載電子產(chǎn)品的隨艦暴露試驗(yàn)中，有11項(xiàng)產(chǎn)品均出現(xiàn)了由腐蝕導(dǎo)致的問題，但在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過500 h的中性鹽霧試驗(yàn)，其中僅有3項(xiàng)產(chǎn)品出現(xiàn)了類似問題[5]。

20世紀(jì)70，80年代，美國海軍開展和資助了大量以艦載機(jī)環(huán)境適應(yīng)性考核方法為背景的研究課題，并最終提出了更為適合艦載機(jī)服役特點(diǎn)的酸性鹽霧試驗(yàn)方法，即“鹽霧-SO2”試驗(yàn)方法。在后期不斷的應(yīng)用實(shí)踐中，該方法不僅對于材料、結(jié)構(gòu)、防護(hù)工藝等結(jié)構(gòu)件表現(xiàn)出良好的適用性，而且對機(jī)載電子組件、機(jī)載設(shè)備等也顯示出很好的應(yīng)用效果[6—9]。

我國艦載機(jī)發(fā)展起步較晚，研究基礎(chǔ)相對薄弱，但處于快速發(fā)展階段，通過借鑒、學(xué)習(xí)和吸收國外尤其美國等海上軍事強(qiáng)國在艦載機(jī)環(huán)境適應(yīng)性研究中已有的經(jīng)驗(yàn)和成果，將更有利于我國艦載機(jī)裝備的快速發(fā)展。因此，文中以美國海軍酸性鹽霧試驗(yàn)方法的發(fā)展歷程為主線，綜述了美海軍酸性鹽霧試驗(yàn)方法的提出、發(fā)展和優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化情況，介紹了現(xiàn)階段美國海軍艦載航空裝備酸性鹽霧考核要求的相關(guān)規(guī)定。最后，結(jié)合我國實(shí)際情況，提出了對我國現(xiàn)階段艦載航空裝備環(huán)境適應(yīng)性研究工作的一些啟發(fā)。

1 美海軍酸性鹽霧試驗(yàn)方法的研究歷程

1.1 艦面酸性鹽霧環(huán)境的形成及特點(diǎn)分析

艦載機(jī)在服役過程中需經(jīng)受艦面特殊的酸性鹽霧環(huán)境的腐蝕，這是因?yàn)楹侥竸?dòng)力裝置排放的燃燒廢氣以及艦載機(jī)起飛、降落排放的尾氣中往往含有SO2等高水溶性污染物，當(dāng)這些氣體與艦面高濕、高鹽霧的海洋大氣相遇即形成局部富集污染物的酸性鹽霧氣氛。SO2主要通過以下方式與海洋潮濕大氣反應(yīng)耦合[10]：

(2)

(3)

美國海軍曾對艦船燃料燃燒排放的SO2濃度進(jìn)行估算，可達(dá)330 mg/L左右（燃料S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%~0.8%），如果考慮艦載機(jī)自身排放，該值水平將會更高。美國Douglas航空公司（前波音公司）在對四艘不同航母飛行甲板停放的飛機(jī)機(jī)身濕氣液膜進(jìn)行的實(shí)測結(jié)果表明，在飛行甲板上停放的飛機(jī)表面聚積的濕氣液膜中均含有SO42-，且pH較低（約為2.4~4.0）。

顯然，艦面這種特殊的局部富含SO2的酸性鹽霧氣氛對產(chǎn)品的腐蝕要明顯區(qū)別于一般的中性鹽霧和其它腐蝕環(huán)境。首先，SO2本身是一種很強(qiáng)的氧化還原劑，對一般的非金屬表面涂覆層和非金屬材料具有較強(qiáng)的腐蝕能力；其次，SO2與鹽霧耦合情況下，SO2與Cl的協(xié)同效應(yīng)會明顯加速鋁合金等金屬材料的腐蝕，腐蝕產(chǎn)物主要有氧化鋁、水合硫酸鋁化合物和鋁的氯化物等[11—13]；最后，SO2以氣體狀態(tài)擴(kuò)散更容易到達(dá)鹽霧成分難以到達(dá)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品區(qū)域，如機(jī)箱內(nèi)部、產(chǎn)品縫隙深部位置等。美國海軍針對艦面這種特殊的酸性鹽霧環(huán)境的腐蝕嚴(yán)酷度也進(jìn)行了相關(guān)研究。圖1給出了相同材質(zhì)的金屬試片在不同環(huán)境下暴露得到相似腐蝕程度所需暴露時(shí)長的對比，沿海環(huán)境需要12~24個(gè)月，內(nèi)陸工業(yè)環(huán)境需要36個(gè)月，而艦面環(huán)境僅需要8個(gè)月，顯然，艦面環(huán)境的腐蝕嚴(yán)酷度明顯高于其他兩種環(huán)境[14]。

圖1 暴露時(shí)長對比

在另外一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的研究中也得到上述類似的結(jié)論，通過在實(shí)驗(yàn)室模擬不同環(huán)境類型，采用一種基于電偶探針原理的腐蝕性監(jiān)測裝置對各腐蝕環(huán)境下電偶對材料（銅/鋼、銅/鋁、鋼/鋁）的電偶電流輸出大小進(jìn)行監(jiān)測，以該電流的大小表征對應(yīng)環(huán)境的腐蝕嚴(yán)酷度高低，即電偶電流越大，腐蝕嚴(yán)酷度越高。表1給出了五種典型環(huán)境下的電偶電流輸出情況對比，通過對比可以得到該五種典型環(huán)境的腐蝕嚴(yán)酷度從低到高依次為[15]：高濕 < 高濕+Cl-< 高濕+SO2< 鹽霧 < 鹽霧+SO2

表1 不同腐蝕環(huán)境下電偶探針記錄電偶電流大小的對比情況

需要說明的是，SO2對腐蝕的加速作用存在一個(gè)臨界濕度門檻值，也就是說，只有當(dāng)環(huán)境相對濕度超過某一臨界值，SO2對腐蝕的加速作用才會得以體現(xiàn)。圖2給出了兩個(gè)不同學(xué)者在相同SO2濃度下（100 mg/L），得到的不同相對濕度對材料腐蝕質(zhì)量增量變化的影響規(guī)律[16]。從圖2a可以看出，在相對濕度低于60%時(shí)，試片質(zhì)量增量基本不變，接近為0；而當(dāng)相對濕度高于60%時(shí)，隨著相對濕度的提高，試片質(zhì)量增量明顯增大。圖2b得到了類似的變化規(guī)律，但曲線的臨界濕度拐點(diǎn)值略微升高，為70%左右。上述結(jié)果表明，SO2對腐蝕的加速作用存在最低臨界濕度要求，該臨界值約為60%~70%。

圖2 不同相對濕度對材料在SO2環(huán)境中腐蝕質(zhì)量增量變化的影響規(guī)律

2.2 酸性鹽霧試驗(yàn)方法的提出

針對上述艦面特殊的酸性鹽霧環(huán)境及其特殊效應(yīng)，美國海軍相關(guān)研究機(jī)構(gòu)意識到對艦載航空裝備有必要采用一種新的試驗(yàn)方法來進(jìn)行考核。1977年，Ketcham[4]依據(jù)裝備外場故障記錄，結(jié)合Douglas航空公司對航母甲板停放飛機(jī)機(jī)身表面液膜酸性特征的實(shí)測驗(yàn)證，首次提出采用在鹽霧環(huán)境中引入SO2的試驗(yàn)方法來模擬艦面特殊的酸性鹽霧環(huán)境，并基于傳統(tǒng)的中性鹽霧試驗(yàn)給出了建議的試驗(yàn)程序，試驗(yàn)剖面如圖3所示。其中SO2流速為35 cm3/(min·m3)（相對鹽霧箱體積）。

圖3 “連續(xù)鹽霧+SO2”試驗(yàn)剖面

2.3 酸性鹽霧試驗(yàn)方法的發(fā)展

20世紀(jì)70，80年代，美國海軍以其航母數(shù)量多、種類全、分布廣等硬件條件優(yōu)勢為基礎(chǔ)，開展了一系列典型海洋大氣環(huán)境下的隨艦暴露試驗(yàn)，為酸性鹽霧試驗(yàn)方法的優(yōu)化和驗(yàn)證提供了大量寶貴的基線參考數(shù)據(jù)?；谶@些寶貴的外場環(huán)境效應(yīng)數(shù)據(jù)，美國海軍進(jìn)一步開展了對酸性鹽霧試驗(yàn)方法的優(yōu)化研究工作。

首先，艦面環(huán)境并非連續(xù)穩(wěn)定的酸性鹽霧環(huán)境，在實(shí)際服役過程中，裝備表面酸性液膜處于動(dòng)態(tài)變化中，主要表現(xiàn)為液膜pH和液膜厚度的變化。針對艦面環(huán)境的這種動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，從理論上講，采用鹽霧、SO2循環(huán)間歇注入的方式應(yīng)能更加真實(shí)地模擬裝備的實(shí)際腐蝕行為。對此，Ketcham等人[14]在其前期“連續(xù)鹽霧+SO2”試驗(yàn)方法研究基礎(chǔ)上，以大量的隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果為參照，對比分析了4種不同“鹽霧-SO2循環(huán)交替”試驗(yàn)程序與外場隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性。結(jié)果表明，“鹽霧-SO2循環(huán)交替”試驗(yàn)方法可以獲得與隨艦暴露試驗(yàn)更加吻合的試驗(yàn)結(jié)果，最優(yōu)試驗(yàn)剖面如圖4所示。該試驗(yàn)剖面相對于圖3所示的“連續(xù)鹽霧+SO2”試驗(yàn)方法最大的不同主要有兩點(diǎn)：鹽霧與SO2循環(huán)注入，促進(jìn)SO2氣體擴(kuò)散作用的發(fā)揮；增加“靜置”程序，每個(gè)循環(huán)的后2 h采取靜置操作，即在不開箱狀態(tài)下既不通入鹽霧也不引入SO2。采取這種方法，鹽霧箱內(nèi)試件表面形成的液膜pH及液膜厚度均保持不斷變化，這可以更好地模擬艦面實(shí)際停放過程中裝備表面液膜的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)。

圖4 “鹽霧-SO2循環(huán)交替”試驗(yàn)剖面

其次，依據(jù)前期典型機(jī)載電子部件的隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化并提出了適用于機(jī)載電子產(chǎn)品的艦面腐蝕損傷綜合模擬試驗(yàn)方法。Morris[5]對比研究了9種不同的鹽霧試驗(yàn)方法，包括MIL-STD-810中的509.1鹽霧試驗(yàn)、Ketcham提出的“連續(xù)鹽霧-SO2”試驗(yàn)、MIL- I-46058中的“鹽霧-SO2-濕熱”復(fù)合試驗(yàn)、“鹽霧-S2Cl2”復(fù)合試驗(yàn)等。上述9種方法的適用性對比以典型產(chǎn)品的隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果（表2）為基準(zhǔn)，對比中不僅考慮產(chǎn)品的表觀腐蝕程度，同時(shí)考慮產(chǎn)品的電性能參數(shù)變化，如接觸電阻、絕緣電阻等。通過對內(nèi)外場產(chǎn)品腐蝕情況和電性能退化情況的對比分析，見表3，得出A2（NADC-77252-30-1977給出的“連續(xù)鹽霧+SO2”試驗(yàn)方法）和C2（3.5 mg/L S2Cl2試驗(yàn)方法）與隨艦暴露結(jié)果表現(xiàn)出最高的相符性64%（16/25）?？紤]到C2試驗(yàn)方法操作程序較為復(fù)雜，因此選用A2試驗(yàn)方法作為最佳候選方法。A2試驗(yàn)方法在9種試驗(yàn)方法中雖然表現(xiàn)最佳，但在試件表觀腐蝕程度和電性能退化程度方面存在均衡性較差的問題，具體表現(xiàn)為腐蝕損傷較重，而電性能損傷較輕。對此，通過進(jìn)一步的理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，對該試驗(yàn)條件進(jìn)行了合理優(yōu)化，主要包括以下三點(diǎn)。

1）試驗(yàn)箱溫度顯著提高（因此該試驗(yàn)也被成為“高溫鹽霧-SO2”試驗(yàn)），增加濕熱占比，促進(jìn)水汽深入，提高電氣性能損傷程度。

2）鹽溶液濃度大幅降低，并減少SO2的注入量，降低試驗(yàn)環(huán)境腐蝕性。

3）采用噴霧和SO2酸性氣體交替注入的方式，鹽霧關(guān)掉前15 min通入SO2主要隨鹽霧沉降作用于產(chǎn)品表面，鹽霧關(guān)掉后15 min繼續(xù)通SO2是為了促進(jìn)其氣體擴(kuò)散作用的發(fā)揮。

最終優(yōu)化得到的“高溫鹽霧-SO2”試驗(yàn)剖面如圖5所示。

相較于“連續(xù)鹽霧+SO2”和“鹽霧-SO2循環(huán)交替”兩種試驗(yàn)方法，“高溫鹽霧-SO2”試驗(yàn)方法具有更強(qiáng)的綜合應(yīng)力環(huán)境模擬特性，具有一定壽命關(guān)聯(lián)性。按照上述“高溫鹽霧-SO2”試驗(yàn)剖面開展1周的試驗(yàn)，對大多數(shù)試驗(yàn)對象造成的損傷相當(dāng)于常規(guī)動(dòng)力航母Constellation號在印度洋、太平洋出海9個(gè)月試樣在飛行甲板上的環(huán)境損傷?！斑B續(xù)鹽霧+SO2”和“鹽霧-SO2循環(huán)交替”兩種試驗(yàn)方法均是針對單一酸性鹽霧環(huán)境適應(yīng)性考核，不能用于設(shè)備的壽命預(yù)測，而“高溫鹽霧-SO2”試驗(yàn)方法不僅僅考慮了艦載平臺的酸性鹽霧環(huán)境因素，還考慮了溫度、濕熱等環(huán)境因素的綜合影響，試驗(yàn)應(yīng)力量值兼顧了不同環(huán)境效應(yīng)發(fā)展的均衡性，更加適用于典型電子產(chǎn)品艦載平臺綜合大氣環(huán)境影響的模擬。

圖5 “高溫鹽霧-SO2”試驗(yàn)剖面

表2 典型機(jī)載產(chǎn)品組件隨艦暴露腐蝕情況統(tǒng)計(jì)

表3 9種不同試驗(yàn)方法與隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果對比的相符性總結(jié)

注：L表示比隨艦暴露試驗(yàn)腐蝕程度（或電性能損傷程度）輕；S 表示與隨艦暴露試驗(yàn)腐蝕程度（或電性能損傷程度）一樣；M表示比隨艦暴露試驗(yàn)腐蝕程度（或電性能損傷程度）重。

2.4 酸性鹽霧試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)化情況

經(jīng)過上述一系列研究工作，美國海軍在20世紀(jì)80年代初期至少形成了三種不同針對艦面酸性鹽霧環(huán)境考核的試驗(yàn)程序，即“連續(xù)鹽霧+SO2”試驗(yàn)程序、“鹽霧-SO2循環(huán)交替”試驗(yàn)程序和“高溫鹽霧-SO2”試驗(yàn)程序。由目前掌握的資料可知，前兩種試驗(yàn)程序均已列入ASTM G85《改性鹽霧試驗(yàn)方法》附錄A4 “鹽霧-SO2”試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序，分別對應(yīng)X4和X5試驗(yàn)剖面[17]。該標(biāo)準(zhǔn)從1985年第一版到2011年最新版，這兩個(gè)試驗(yàn)剖面均未做出任何改變。

美國國防部環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-810《環(huán)境工程考慮和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)》的F版和G版背景資料中，也有涉及ASTM G85“鹽霧-SO2”試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。F版背景資料中關(guān)于鹽霧試驗(yàn)考核指出，在標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中，海軍要求增加將SO2引入鹽霧試驗(yàn)的方法，以再現(xiàn)艦面特殊鹽霧環(huán)境對艦載裝備的影響。其提供的支撐材料指出，ASTM G85中的“鹽霧-SO2”試驗(yàn)方法與隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果具有較好一致性，但編制組考慮到SO2的污染可能影響對設(shè)備要求的一致性，因此暫時(shí)沒有采納。隨著SO2鹽霧試驗(yàn)設(shè)備的發(fā)展和成熟，最新修訂版G版的背景資料表明，美國國防部正計(jì)劃將ASTM G85附錄A4試驗(yàn)程序納入MIL-STD-810，在對810G第一次修訂版的編制工作中，修訂組組長Thompson指出美國國防部長辦公室備忘錄已要求“所有海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)裝備必須接受ASTM G85附錄A4中的“鹽霧-SO2”試驗(yàn)考核”。對此，建議將原來的“酸性大氣”（Acidic Atmosphere）試驗(yàn)方法修改為“腐蝕大氣”（Corrosive Atmosphere）試驗(yàn)方法，包括兩個(gè)試驗(yàn)程序：原來的酸性大氣試驗(yàn)（試驗(yàn)程序I）和計(jì)劃增入的“鹽霧-SO2”試驗(yàn)（試驗(yàn)程序П）。從以上信息可以看出，作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)方法，ASTM G85附錄A4中的“鹽霧-SO2”試驗(yàn)將與現(xiàn)有的中性鹽霧以及酸性大氣等試驗(yàn)方法一樣，可以作為考核裝備對某種特定環(huán)境適應(yīng)性的試驗(yàn)方法。

3 美海軍艦載航空裝備酸性鹽霧考核要求的相關(guān)規(guī)定

2007年發(fā)布的《腐蝕防護(hù)與控制計(jì)劃指南》[18]作為美國軍方三軍腐蝕防護(hù)工作的頂層文件，全面規(guī)定了各類軍用裝備在不同階段的腐蝕防護(hù)與控制要求。其中，在“防腐蝕設(shè)計(jì)驗(yàn)證”一節(jié)中明確規(guī)定，海軍航空裝備除了需要進(jìn)行傳統(tǒng)的ASTM B117中性鹽霧試驗(yàn)考核，還必須參照ASTM G85附錄A4中的“鹽霧-SO2”試驗(yàn)程序進(jìn)行酸性鹽霧耐受能力的考核。具體要求如下：表面處理、防護(hù)涂層等腐蝕防護(hù)工藝，試驗(yàn)周期為500 h；機(jī)載電子系統(tǒng)設(shè)備（整機(jī)裝配狀態(tài)），試驗(yàn)周期為336 h，電子元器件或機(jī)載電子設(shè)備組件直接暴露（替代整機(jī)試驗(yàn)）時(shí)試驗(yàn)周期為168 h，試驗(yàn)后試驗(yàn)對象無腐蝕且功能正常；其他系統(tǒng)的設(shè)備（整機(jī)裝配狀態(tài)），試驗(yàn)周期為500 h，試驗(yàn)后試驗(yàn)對象無腐蝕且功能正常。

需要說明的是，ASTM G85附錄A4中SO2酸性鹽霧試驗(yàn)方法包含兩個(gè)試驗(yàn)剖面（即X4和X5試驗(yàn)程序），這兩者的最大區(qū)別在于鹽霧是否連續(xù)注入。在對海軍航空裝備機(jī)載電子產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，《腐蝕防護(hù)與控制計(jì)劃指南》中特別指出應(yīng)采用“鹽霧-SO2循環(huán)交替”試驗(yàn)方法，即X5試驗(yàn)剖面。選擇X5試驗(yàn)程序主要基于三個(gè)方面的考慮：首先，艦載航空裝備的使用狀態(tài)決定了采用X5試驗(yàn)程序與真實(shí)環(huán)境特點(diǎn)更為接近；其次，前文引用的相關(guān)資料均已經(jīng)證明X5試驗(yàn)剖面更加符合艦面酸性鹽霧腐蝕損傷的特點(diǎn)；最后，對于機(jī)載產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，特別是機(jī)載電子產(chǎn)品，其關(guān)鍵部件一般處于封閉或半封閉空間。如果采用X4試驗(yàn)剖面，大部分SO2會快速溶解于鹽霧氣氛中，并隨鹽霧自上而下沉降，這樣SO2氣體就很難作用于內(nèi)部產(chǎn)品組件。采用X5試驗(yàn)剖面，SO2可以充分?jǐn)U散并吸附于內(nèi)部的組件表面，通過進(jìn)一步的溶解和滲透對產(chǎn)品造成腐蝕損傷，從而更有利于暴露產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的薄弱環(huán)節(jié)。

4 對我國艦載航空裝備研制工作的幾點(diǎn)建議

經(jīng)過上百年的發(fā)展和實(shí)踐，美國等海上軍事強(qiáng)國在艦載機(jī)裝備技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)積累了大量的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為其裝備的快速發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支援保障。相比之下，我國艦載航空裝備發(fā)展起步晚、基礎(chǔ)相對薄弱。在裝備環(huán)境適應(yīng)性方面，主要表現(xiàn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匱乏、環(huán)境試驗(yàn)方法缺乏和考核要求體系不完善等。對此，通過對美國海軍艦載航空裝備酸性鹽霧試驗(yàn)方法的發(fā)展歷程分析，結(jié)合我國實(shí)際情況，提出對我國艦載航空裝備研制工作的幾點(diǎn)啟示和建議。

1）盡快形成我國艦載航空裝備的酸性鹽霧環(huán)境適應(yīng)性要求和驗(yàn)證方法。美國海軍提出的“鹽霧-SO2”試驗(yàn)方法經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，已經(jīng)證明了其對航空裝備艦載酸性鹽霧環(huán)境適應(yīng)性考核的適用性，而我國現(xiàn)役艦載航空裝備仍主要采用中性鹽霧試驗(yàn)對機(jī)載設(shè)備的防護(hù)性能進(jìn)行考核。在研裝備開始在中性鹽霧試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，嘗試采用噴酸性鹽溶液的方式對機(jī)載設(shè)備開展酸性鹽霧試驗(yàn)，但試驗(yàn)條件的確定和考核要求的提出尚缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。建議盡快針對我國機(jī)載產(chǎn)品開展ASTM G85附錄A4試驗(yàn)方法的驗(yàn)證工作，并結(jié)合我國裝備制造水平和裝備服役特點(diǎn)，針對不同層級（從組件到整機(jī)）、不同服役環(huán)境（不同艙段、不同結(jié)構(gòu)區(qū)域等）產(chǎn)品，參考美國海軍艦載航空裝備酸性鹽霧考核要求的相關(guān)規(guī)定，研究提出更加適合我國艦載航空裝備、科學(xué)、合理的機(jī)載產(chǎn)品酸性鹽霧考核要求，為更加全面地驗(yàn)證和評價(jià)艦載機(jī)機(jī)載產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性水平，保障裝備的研制進(jìn)度和質(zhì)量提供技術(shù)支撐。

2）加強(qiáng)基礎(chǔ)研究工作，逐步積累針對艦載航空裝備的環(huán)境適應(yīng)性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源。以美國海軍酸性鹽霧試驗(yàn)方法的發(fā)展歷程可以看出，環(huán)境實(shí)測數(shù)據(jù)（艦面酸性鹽霧特征）、環(huán)境效應(yīng)數(shù)據(jù)（隨艦暴露試驗(yàn)）以及外場故障數(shù)據(jù)均展現(xiàn)出至關(guān)重要的作用。我國艦載機(jī)發(fā)展尚屬起步階段，上述各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)極為匱乏，美國又非常重視這方面數(shù)據(jù)的保密工作，國內(nèi)可以借鑒的有效資料極為有限。因此，建議從以下三個(gè)方面開展該類基礎(chǔ)研究工作，以逐步積累針對艦載航空裝備的環(huán)境適應(yīng)性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源：開展艦面環(huán)境下的環(huán)境實(shí)測工作，包括艦面整體環(huán)境和艦載機(jī)裝備不同區(qū)域的微環(huán)境實(shí)測，逐步積累環(huán)境數(shù)據(jù)資源，為環(huán)境模擬、環(huán)境效應(yīng)分析等提供參考和依據(jù)；利用現(xiàn)有艦載平臺全面開展各型材料、結(jié)構(gòu)、防護(hù)工藝、電子組件、機(jī)載設(shè)備等的隨艦暴露試驗(yàn)，逐步獲取和積累環(huán)境效應(yīng)數(shù)據(jù)；注重和加強(qiáng)艦載機(jī)外場服役故障數(shù)據(jù)的積累和分析，為環(huán)境試驗(yàn)方法驗(yàn)證、環(huán)境考核要求制定等提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和參照。

3）針對海軍航空裝備機(jī)載產(chǎn)品，建議開展多應(yīng)力綜合環(huán)境試驗(yàn)方法的探索和研究。目前，以GJB 150A為代表的通用環(huán)境試驗(yàn)方法主要是針對單一環(huán)境的適應(yīng)性考核，而對于海軍航空裝備機(jī)載產(chǎn)品，其壽命期環(huán)境適應(yīng)性的考核更多體現(xiàn)為多應(yīng)力綜合環(huán)境的考核，尤其腐蝕環(huán)境的多應(yīng)力耦合特點(diǎn)突出。對此，建議首先從我國艦載機(jī)裝備壽命期某一階段面臨的環(huán)境特點(diǎn)出發(fā)，確定可能存在的多應(yīng)力耦合環(huán)境，如艦面停放階段可能面臨的“鹽霧+SO2+紫外”或其他更為復(fù)雜的多應(yīng)力耦合環(huán)境；隨后，開展實(shí)驗(yàn)室內(nèi)多應(yīng)力耦合環(huán)境的模擬及其環(huán)境效應(yīng)的研究，結(jié)合外場環(huán)境適應(yīng)性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，研究并提出科學(xué)合理的多應(yīng)力綜合環(huán)境試驗(yàn)方法，從而逐步建立和完善我國艦載航空裝備環(huán)境試驗(yàn)方法體系；最后，通過對上述多應(yīng)力綜合環(huán)境試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)化制定以促進(jìn)其推廣和應(yīng)用，并逐步完善和發(fā)展適合于我國艦載航空裝備發(fā)展的環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)體系，以保障和促進(jìn)國內(nèi)艦載航空裝備的環(huán)境適應(yīng)性水平提升和作戰(zhàn)效能的提高。

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Development and Enlightenment of “Salt Spray-SO2” Test Method for Carrier-based Aircraft of US Navy

ZHU Jin-yang, LI Ming, CHENG Cong-gao

(China Aero-Polytechnology Establishment, Beijing 100028, China)

Against the background of study and development on environmental test methods for carrier-based aircrafts of US navy, the proposition, development and standardization of SO2salt spray test method were reviewed in detail in this paper. Furthermore, some regulations on the acidic salt spray environmental worthiness examination for carrier-based aircrafts of US navy were introduced. Lastly, according to the actual situation of China, some suggestions were given to the development of Chinese carrier-based aircrafts in terms of environmental test method and environmental worthiness researching.

environmental test; environmental worthiness; carrier-based aircraft; "salt spray-SO2" test

10.7643/ issn.1672-9242.2017.03.007

TJ85；TG172

A

1672-9242(2017)03-0033-06

2016-10-11；

2016-11-09

朱金陽（1988—），男，山東人，博士，主要研究方向?yàn)楦g防護(hù)與控制。