新型飞机涂层技术发展趋势
本帖最后由 yerry 于 2017-10-13 21:58 编辑新型飞机涂层技术发展趋势新型飞机涂层技术虽然可以改善机体外部气动性能，提升飞机在生产或运营中的效率，但同时也面临着很多挑战，如缺乏相应的测试验证方法以及一旦投入运营后的退漆工艺等仍需进一步研发。
通常，飞机机体上最引人注目的是飞机的外观，所以大家都在强调飞机的喷涂工作，很少有人考虑到可增强其应用和耐久性的复杂涂层化学物质或相应的先进技术。
飞机表面的涂层面临的环境非常复杂，有时是在极高的环境温度下，严重地威胁着环氧树脂和聚氨酯聚合物的完整性；而有时却是在极低的温度下，甚至达到零下60℉，极易引起机体的膨胀和收缩；而有时是在高空，紫外线足够强烈的环境中还会使传统喷漆的化学键遭受破坏；在清洁或除冰过程中涂层还要与各类清洁液体接触，甚至会发生反应。因此，为了防止以上因素、天气情况以及飞机机体材料自身弱点等对涂层性能的影响，涂层制造商必须谨慎选择树脂和添加剂以对付各类应力的影响。
尽管飞机涂层的基础要求已包括灵活性、耐流体性（如抗潮、防浸湿、500米/秒的风速）和耐久性，但飞机制造商和航空公司仍在持续研发航空涂料应该具备的一些新特点。例如，航空涂料应该满足新的环保规章、固化时间更快或者有助于延长重新喷涂间隔等。PPG公司认为，制造商在设计新飞机时会以提升飞机生产和运营效率为目标，事实上涂层或者新的喷涂技术就有助于实现这些目标。
气动性能
在燃油价格较高时期，飞机设计的重点在于提高燃油效率。然而，今年燃油价格偏低，所以当前热点的涂层技术主要是围绕着提升飞机的气动性能。例如，阿克苏？诺贝尔公司（AkzoNobel）公司正在与一些高校和OEM合作开发一些能够提升飞机性能的涂层技术，包括可以减少阻力的结构化涂层以及低密度涂层。
最著名的喷涂技术当属空客公司采用微工程学、小齿状表面原理研制的鲨鱼皮喷涂技术，这一研究是将类似鲨鱼皮的肋条结构应用于涂料中，这种肋条结构改变飞机表面的流体运动状态，抑制和延迟湍流的发生，减少飞行阻力，从而减少1%~2%的燃油消耗。目前该项技术仍处于测试阶段，有望于2017年正式投入市场。但是该技术无疑会给喷涂工厂带来一些大的挑战，如需要开发相应的退漆技术以及申请相应工艺的补充型号合格证。而且使用肋条结构的涂层后，机体表面会比采用传统涂层粗糙，因此如何保持粗糙表面的清洁度也很关键，因为污垢同样也会影响飞机的空气动力特性。
在某些方面，飞机的喷涂像房子的粉刷装饰一样需要被喷涂多层以确保涂层牢固。现在，这一趋势也在发生变化。随着底漆—清漆系统（basecoat-clearcoat systems）的出现，仅需要单一颜色的基础涂层，然后再涂一层清漆即可。底漆-清漆系统不仅有利于改善光泽度、色泽稳定性，而且可以使涂层的使用寿命更长、重量更轻以及晾干时间缩短，如AkzoNobel公司的Aerodur/Aerobase产品就属于这类产品，其寿命是传统航空涂料的2倍；再如PPG公司的Aerocron产品比单层涂料轻30%，也就是说整架飞机使用这种涂层后重量可减轻1000磅——相当于一架钢琴的重量。
底漆-清漆系统的优势恰好与航空公司希望通过光鲜的飞机机体色彩等提升品牌价值的想法以及OEM希望通过持续缩短涂层晾干时间而提升生产速率的目的相契合，因此底漆-清漆系统的特性必将成为涂层行业的技术标准。
另外，由于制造商和其他企业越来越重视环保，强烈要求减少铬含量。铬，尤其六价铬长期以来都被用于防腐蚀，但是其致癌性对喷涂工人和环境产生很大威胁。PPG公司认为，无铬涂层产品正在加速研发，但其抗腐蚀性还需要进一步评估。
附着力、柔韧性和保护性是涂层的关键属性，AkzoNobel正在大力投资无铬涂层。但该公司声称其提供的无铬涂层的关键性能指标将比含铬产品更好。该公司认为，产品开发的关键是确定可以准确测试产品性能的方法，这也是无铬涂层产品开发及应用进程延缓的关键所在。例如，涂层的寿命要长达10年，对涂层寿命进行测试就是个难题。总之，新产品的测试是一个漫长而复杂的过程，测试过程中任何一个小的问题都会引起状况的变化，进而导致测试必须重新开始。
退漆
虽然上述涂层性能的改进深受航空公司欢迎，但对于提供喷漆、退漆服务的维修工厂来说并不一定受欢迎。美国Dean Baldwin 喷涂公司指出，原来一架飞机的平均喷涂间隔时间为4~6年，而现在已经增至6~8年，如果新涂层可以持续使用8~10年的话，则会严重影响喷涂企业的业务量。
当然，过去十年航空公司不断合并为其带来了很大的喷涂业务量。例如，美国航空公司（American Airlines）和全美航空公司（US Airways）已将飞机送入了其喷涂工厂以尽快更新飞机外观。
一旦飞机进入机库，喷涂前需开展很多检查和其他维修工作，当然飞机表面也需要准备就绪，这意味着退漆剂在退漆过程中至少需要使用两次。有时，航空公司为了飞机能快速返回运营会选择简单地用沙抛光和喷漆。但是，在进行退漆时，如果使用了底漆-清漆等新系统会使工作变复杂，因为底漆—清漆系统和新无铬涂层具有更好的耐久性，所以退漆时间会更长。因此，在开发耐久性好的涂层时还需要开发出更好的退漆剂以保证不延长退漆时间。
AkzoNobel公司认为，在新环保法规下退漆工作更加困难。因此AkzoNobel公司呼吁在此领域开展更多研究和合作，以使退漆技术赶上底漆-清漆系统等涂层技术的发展速度。
值得一提的是，几年前汉莎技术（Lufthansa Technik）曾测试过激光退漆技术，但是后来被放弃了，原因是此项技术的应用对于维修企业来说太过昂贵。相反，廉价的化学退漆技术仍在使用。
涂料烘干
飞机在经历退漆后，飞机机翼、发动机以及复合材料区域在喷砂前需进行遮盖。然后进行电动研磨清洗，再采用底漆喷涂覆盖，随后使用基础颜色，最后是喷涂包括条纹和标识、维修和紧急通告、注册号和门带等。喷涂的周转时间和价格是喷涂企业考虑的关键因素。在喷涂工程竞标中，一个合同项目存在5~7个竞标者的现象屡见不鲜。
由于喷涂周转时间受喷漆固化时间影响较大，所以涂层制造商在加速喷漆固化方面也进行了相当多的研究。例如，底漆—清漆系统中结合了速干面漆。此项技术使飞机OEM和维修企业都非常受益。此外，维修企业还利用加热机库加速涂层固化速度。
转自：中国腐蚀与防腐网
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