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飛行甲板防滑涂料性能鑒定指標(biāo)分析

發(fā)布時(shí)間:2021.04.09    點(diǎn)擊數(shù): 89617
0 前言
 
      艦船涂料作為保護(hù)船體免受腐蝕、磨損,并具備防滑、阻燃等功能的特種涂料,廣泛應(yīng)用于艦船的各個(gè)部位。艦載機(jī)飛行甲板防滑涂料作為保障飛機(jī)起降的關(guān)鍵一環(huán),其性能的優(yōu)劣將直接影響起降安全和航母戰(zhàn)斗力生成。航母作為延伸飛機(jī)作戰(zhàn)范圍的海上平臺,活動范圍覆蓋全球主要海域,因此,飛行甲板防滑涂料應(yīng)能夠承受腐蝕性大氣、高溫高濕、化學(xué)介質(zhì)污染、不同程度起降沖擊等帶來的考驗(yàn)。我國航母建設(shè)尚處于起步階段,飛行甲板防滑涂料的性能測試仍在探索中??紤]通過分析國內(nèi)外飛行甲板防滑涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)的問題,提出符合我國航母實(shí)際使用特點(diǎn)的性能鑒定指標(biāo),為后續(xù)制定軍用標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
 
1 飛行甲板防滑涂料標(biāo)準(zhǔn)概況
 
1.1 美國軍用標(biāo)準(zhǔn)
       美國作為擁有航母最多的國家,飛行甲板防滑涂料體系已被世界上大多數(shù)擁有航母的國家所認(rèn)可。近幾十年來,隨著航母噸位及航母布局的變化,艦載機(jī)的更替,起降方式的改變等一系列技術(shù)革新,美國飛行甲板防滑涂料MIL標(biāo)準(zhǔn)從MILD-23000A(1961)更新到MIL-P-246667C(2008),涉及涂料性能指標(biāo)多達(dá)30余項(xiàng)。其中,耐沖擊性、耐磨損性、防滑性等性能指標(biāo)要求均有較大提升。在美軍標(biāo)MIL-P-246667C中,根據(jù)不同的使用場合、舾裝工藝、性能特點(diǎn),將防滑涂料分為11類。每一類中又依據(jù)不同的功能區(qū)分為通用型(G),即常規(guī)耐磨甲板涂料體系和起降型(L),即用于航母著降區(qū)和滑行區(qū)的不磨損鋼質(zhì)纜繩的甲板涂料體系兩類。起降型涂料除了被規(guī)定應(yīng)具備常規(guī)涂料的防護(hù)特性外,還被要求具有長使用壽命、耐加速腐蝕性、防滑性、阻燃性等與使用環(huán)境緊密相連的典型性能。歷經(jīng)幾十年的變更和修正,美國形成了一套日趨完善的飛行甲板防滑涂料的性能指標(biāo)體系和測試方法。
1.2 我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
       由于我國航母工程領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)積累較少,缺少專門基于艦載機(jī)飛行甲板防滑涂料的系統(tǒng)性研究,缺乏有針對的性能鑒定指標(biāo)。目前可借鑒的甲板涂料標(biāo)準(zhǔn)主要有HJB285—2003《艦船涂料性能規(guī)范》、GJB5066—2001《直升機(jī)甲板防滑漆規(guī)范》、GB/T9261—2008《甲板漆》、GB/T1771—2007《色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測定》、GB/T5210—2006《涂層附著力的測定法拉開法》、GB9263—1988《防滑甲板漆防滑性的測定》、GB/T9276—1996《涂層自然氣候暴露試驗(yàn)方法》等。上述標(biāo)準(zhǔn)主要對通用甲板涂料的摩擦系數(shù)、附著力等基本指標(biāo)作了規(guī)定,并且多數(shù)為國家標(biāo)準(zhǔn)。相比于美軍標(biāo)準(zhǔn),專屬性、嚴(yán)格性、實(shí)用性和系統(tǒng)性方面都存在不足。在飛行甲板防滑涂料領(lǐng)域,我國亟須制定符合自身發(fā)展要求的軍用標(biāo)準(zhǔn)。
 
2 飛行甲板防滑涂料性能要求
 
2.1 防滑性要求
       艦載機(jī)在甲板停放、滑動和起降時(shí),對甲板防滑性能,尤其是對橫向的防滑性能有著嚴(yán)格要求。一旦防滑性不夠,遇到較大風(fēng)浪時(shí),將大概率增加飛機(jī)側(cè)滑的風(fēng)險(xiǎn)。因此,防滑性應(yīng)貫穿于飛行甲板防滑涂料的使用壽命全周期。
2.2 耐磨損性要求
飛行甲板除作為艦載機(jī)起降平臺外,還布置有多重航空保障裝備,是艦載機(jī)航空保障作業(yè)的主要場所,承受著輪胎碾壓、人員踩踏、阻攔索摩擦等各類磨損。因此,要求飛行甲板防滑涂料必須具備很高程度的耐磨損性,不易出現(xiàn)防滑顆粒和涂料脫落現(xiàn)象,使用壽命長。
2.3 耐沖擊性要求
在飛機(jī)頻繁起降過程中,給甲板帶來了巨大的沖擊力,隨著飛機(jī)噸位和起降速度的提升,沖擊力度也相應(yīng)提升。因此,飛行甲板防滑涂料必須具備可靠的耐沖擊性,不應(yīng)出現(xiàn)片狀或大顆粒狀涂料脫落的現(xiàn)象,以防止發(fā)生脫落涂料打傷飛機(jī)發(fā)動機(jī)的情況。
2.4 高溫阻燃性要求
艦載機(jī)在起降過程中發(fā)動機(jī)噴出的高溫燃?xì)鈺_刷飛行甲板,飛行甲板防滑涂料作為甲板的保護(hù)外衣將直接與燃?xì)饣鹧孢M(jìn)行接觸。因此,要求防滑涂料必須具有高溫阻燃特性,以防止發(fā)生火災(zāi)傷亡危害,同時(shí)還要避免涂料融化、變形、脫落等問題的發(fā)生。
 
3 飛行甲板防滑涂料性能鑒定指標(biāo)
 
飛行甲板防滑涂料的性能對艦載機(jī)起降起著至關(guān)重要的作用,在研究防滑涂料性能鑒定指標(biāo)時(shí),除了考慮與艦載機(jī)起降直接相關(guān)的指標(biāo)外,還要考慮防滑涂料自身的特性。作為性能鑒定指標(biāo),所有指標(biāo)都應(yīng)基于實(shí)際使用環(huán)境而確定,同時(shí)指標(biāo)之間是相互聯(lián)系的,不能獨(dú)立開來進(jìn)行研究。
3.1 防滑性指標(biāo)
飛行甲板防滑涂料的防滑性測試通常以摩擦系數(shù)作為評判標(biāo)準(zhǔn)。目前,國內(nèi)只有關(guān)于直升機(jī)的甲板防滑漆規(guī)范,缺乏專門用于艦載機(jī)飛行甲板防滑涂料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,而且標(biāo)準(zhǔn)中只對涂料初始狀態(tài)時(shí)的靜摩擦系數(shù)做了規(guī)定。
鑒于我國飛行甲板防滑涂料尚處于摸索階段,在摩擦系數(shù)的制定上可結(jié)合自身技術(shù)水平并參考美軍要求略有下調(diào),但應(yīng)保證兩種測試狀態(tài)下的測試和對動摩擦系數(shù)的考核。
3.2 耐磨損性指標(biāo)
艦載機(jī)頻繁起降會對飛行甲板防滑甲板涂料造成巨大的磨損,因此,需要對防滑涂料的耐磨損性進(jìn)行嚴(yán)格考核。我國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)GJB5066—2001中對直升機(jī)甲板防滑漆的磨損性進(jìn)行了規(guī)定,要求使用(500g)/(1000r)的橡膠砂輪打磨,磨損質(zhì)量不大于15mg為合格。該要求相較于GB/T9261—2008中規(guī)定提高了近85%,是目前國內(nèi)最高的標(biāo)準(zhǔn)要求。在美軍標(biāo)中,出于對阻攔索的保護(hù)考慮,采用專用的纜繩磨損儀進(jìn)行測試,并分別對涂層的質(zhì)量損失率和鋼試棒直徑進(jìn)行測量,要求涂層質(zhì)量損失率不大于10%,鋼棒直徑差異不大于0.025mm。美軍標(biāo)中的耐磨損性更貼近于實(shí)際使用需求,不僅考慮到對飛機(jī)的保護(hù),還兼顧到對阻攔索的保護(hù)。
我國在制定飛行甲板防滑涂料的耐磨損性指標(biāo)時(shí),也應(yīng)考慮涂料對阻攔索造成的磨損,而非一味追求高耐磨損性。在試驗(yàn)時(shí)還應(yīng)著重關(guān)注焊接部位涂料的磨損性。由于焊接處表面不平整,且易存在焊渣或銹跡,易導(dǎo)致該處涂料內(nèi)部存在氣泡,因此,需對類似部位做專門測試。
3.3 磨損部位性能指標(biāo)
開展涂料測試時(shí),除防滑性外的大部分指標(biāo)均是基于涂料的初始狀態(tài)測試所得。出于實(shí)際使用和對涂料技術(shù)改進(jìn)的考慮,對涂料磨損部位開展性能測試具有十分重要的意義。對磨損部位的性能測試主要考慮裸露表層粉化程度和耐腐蝕性。
3.3.1 粉化程度
通常樹脂是飛行甲板防滑涂料的主要組成成分,這類有機(jī)材料在大氣環(huán)境下均有降解的傾向,在強(qiáng)紫外線、高溫高濕環(huán)境下,降解作用更為明顯。在降解作用下,防滑涂料中的基料會被分解成易揮發(fā)的物質(zhì)或水溶性的物質(zhì),進(jìn)而致使表層涂料的基料減少,造成涂膜收縮且厚度下降,當(dāng)表層基料減少到一定程度時(shí),便開始出現(xiàn)粉化作用。遭受磨損的部位因失去表層防護(hù),防滑涂料內(nèi)層的降解和粉化加速。為了保障飛機(jī)起降安全,磨損處防滑涂料的粉化程度應(yīng)作為一項(xiàng)性能鑒定指標(biāo)。
目前美軍標(biāo)和國軍標(biāo)均無關(guān)于磨損后涂料粉化程度的標(biāo)準(zhǔn)。GB/T9261—2008只是在耐候性中對未磨損漆提到了粉化要求,GB14826—93也僅僅是關(guān)于色漆粉化程度的評定方法。該項(xiàng)指標(biāo)需要在科研試驗(yàn)階段進(jìn)行數(shù)據(jù)積累,并充分考慮影響艦載機(jī)安全起降的顆粒數(shù)量等級和體積邊界,進(jìn)而制定出量化的性能鑒定指標(biāo)。
3.3.2 耐腐蝕性
飛行甲板防滑涂料施工時(shí),通常會涂布多道漆層,以達(dá)到要求的性能和厚度。遭受磨損的部位,尤其是露出鋼板的部位,不同漆間的層隙和涂料與鋼板間的縫隙容易受到鹽霧、霉菌和油污等介質(zhì)的侵蝕。美軍認(rèn)為飛行甲板防滑涂料需要根據(jù)使用環(huán)境、海洋大氣、海水、艦載機(jī)燃油、甲板清潔劑和防凍防霧液進(jìn)行涂料二次沖擊后的耐腐蝕性試驗(yàn)。
我國的GJB5066—2001和GB/T9261—2008只是對直升機(jī)甲板漆和通用甲板漆的初態(tài)耐鹽霧性、耐鹽水性、耐柴油性和耐人工氣候老化性等指標(biāo)提出了要求,其要求不僅低于美軍標(biāo)準(zhǔn),而且不適用于飛行甲板防滑涂料。應(yīng)充分借鑒美軍的測試方法和評定標(biāo)準(zhǔn)制定這部分性能鑒定指標(biāo)。
3.4 耐沖擊性指標(biāo)
飛行甲板防滑涂料不僅要承受飛機(jī)降落時(shí)輪胎帶來的沖擊更要承受尾鉤的沖擊,為了保證防滑涂料能夠達(dá)到規(guī)定的使用壽命和起降次數(shù),需要對防滑涂料的耐沖擊性做出相應(yīng)規(guī)定和考核。
美軍標(biāo)中除了耐沖擊性的評判指標(biāo)外,還有龜裂等級和裂紋等級要求。這2項(xiàng)指標(biāo)是用于短期內(nèi)檢測飛行甲板防滑涂料的使用壽命而設(shè)計(jì),當(dāng)防滑涂料破壞程度大超出2項(xiàng)指標(biāo)的要求時(shí),即為使用壽命不合格。雖然這2項(xiàng)指標(biāo)是為考核防滑涂料壽命而制定的,但也可作為耐沖擊性的附加指標(biāo)。相較而言,我國標(biāo)準(zhǔn)中的耐沖擊指標(biāo)過于簡單化和理想化,無量化的評判要求脫離了實(shí)際情況,且不適用于防滑涂料的測試。在制定專用的耐沖擊性指標(biāo)時(shí),應(yīng)參考美軍標(biāo)的評判思路,將指標(biāo)量化和充分化。
3.5 高溫阻燃性指標(biāo)
艦載機(jī)在起降時(shí),高溫尾流會對飛行甲板帶來破壞,飛行甲板防滑涂料需要在保護(hù)甲板的同時(shí),還兼顧使用壽命。因此,需要具備高溫阻燃的性能。目前,我國甲板漆的標(biāo)準(zhǔn)都是通用型,沒有高溫阻燃性指標(biāo)要求。美軍則專門制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和測試方法,采用了可模擬艦載機(jī)高溫尾流的特殊裝置,通過調(diào)節(jié)燃?xì)夂涂諝獾牧髁?,以?shí)現(xiàn)對火焰的控制并實(shí)現(xiàn)各種尾流狀態(tài)下涂料的阻燃效果,其規(guī)定涂料的被燃燒長度小于254mm為合格。美軍十分重視該指標(biāo)和涂料的高溫阻燃性關(guān)系裝備的使用安全和人員安全,我國也應(yīng)盡快制定這部分的性能鑒定指標(biāo)和測試方法。
3.6 安全性指標(biāo)
飛行甲板防滑涂料作為一種特種材料,其自身安全性影響著人員健康和裝備使用。因此,安全性指標(biāo)也應(yīng)作為性能考核的一項(xiàng)。①對裝備使用的影響,過多的防滑顆粒及大塊脫落的防滑涂料都會對艦載機(jī)飛行帶來不良后果,防滑顆粒過硬還會過度磨損阻攔索,進(jìn)而影響艦載機(jī)著艦安全,該部分可結(jié)合前文相關(guān)指標(biāo)考核;②對人員健康的安全性,飛行甲板是艦員工作和生活的重要平臺,涂料作為多種化學(xué)物質(zhì)和金屬物質(zhì)的混合物,對人體健康的傷害性應(yīng)作為安全性考核的一項(xiàng)內(nèi)容;③對自然環(huán)境的影響,也是現(xiàn)代涂料的發(fā)展方向,更加注重人與自然的關(guān)系。目前,我國甲板漆標(biāo)準(zhǔn)中沒有具體的無毒、生態(tài)要求,美軍的也只制定了環(huán)保方面的內(nèi)容。安全性作為防滑涂料中不可忽視的一項(xiàng),應(yīng)納入到性能鑒定指標(biāo)中。
 
來源:中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)

 

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