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鋼鐵直男也需要呵護,為武器裝備穿上“金鐘罩,鐵布衫”

2022-03-01由 往事依稀在 發表于 歷史

金屬材料生鏽在我們日常生活裡司空見慣。但是卻習慣性地認為諸如坦克、戰鬥機、航空母艦等武器裝備生來就是天不怕地不怕的“銅頭鐵腦”。殊不知,這些“大傢伙”在上演激情與力量的背後,更需要有一副“好身板”。

鋼鐵直男也需要呵護,為武器裝備穿上“金鐘罩,鐵布衫”

抗腐蝕一直是武器裝備保持長久執行必須解決的難題。日前,美國國防系統資訊分析中心公佈了美國海軍航空系統司令部正在研究富鋁底漆的訊息,並指出這種材料一旦得到應用,將對戰鬥機的抗腐蝕工作帶來重要影響。

“硬漢”也有柔弱一面

馳騁在大洋上的艦艇最怕什麼?恐怕答案正是這些“鋼鐵硬漢”下面的一片汪洋。原來,海洋是地球上最大、最嚴酷的腐蝕環境。海上大溫差、高溼、高鹽霧等氣候條件大大加速了材料老化、腐蝕的程序,海水、泥沙、油氣、海洋生物等也都是形形色色的腐蝕介質。武器裝備長期處於這樣的“煉獄”環境之中,都會產生不同程度的腐蝕。

腐蝕不僅會影響武器裝備的作戰效能,還會大大降低其使用年限。據粗略統計,美軍每年因金屬鏽蝕而報廢的軍事裝置與材料佔總裝備的5%以上,僅美國海軍每年因鏽蝕問題就要損失數十億美元,因腐蝕導致的維修作業致使美國海軍現役戰機平均每年有2個月處於不可用狀態。

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裝甲戰車

如果說“鋼鐵俠”們在海上易被腐蝕,那把它們放在陸地上總不會再這麼“柔弱”了吧。事實上,坦克、裝甲戰車等“陸戰之王”時刻都在經受著腐蝕的“折磨”。士兵們平時在給坦克“洗澡”保養的時候,就常常見到許多螺栓因“鏽死”而被擰斷,甚至有些火炮的炮塔電機會因座圈鏽蝕導致載荷過大,最終被燒燬。

即便是廣袤無垠的太空,也不是抗腐蝕的“世外桃源”。宇航員出艙行走都要穿著厚厚的宇航服,一個重要的原因就是複雜的太空環境裡有著許多“無形殺手”,對航天器“外衣”、光機電系統等都是嚴峻考驗。美國在對“哥倫比亞”號太空梭事故進行調查後,雖然排除了航天器遭遇嚴重腐蝕的可能,但也提出了要採取長期腐蝕檢測措施的議案。

可以說,武器裝備所面臨的腐蝕無處不在。為了精心呵護武器裝備,腐蝕控制與防護已成為一個複雜的系統工程。否則稍不注意,武器裝備的表面材料就可能出現鏽蝕、斑點或凹坑,進而大面積“毀容”。

各有各的“保養秘方”

正如人的面板經歷風吹日曬會出現損傷一樣,武器裝備的表面也會受到腐蝕。為有效應對潛在的損失,戰鬥機、艦船和航天器等武器裝備可謂“八仙過海,各顯神通”,在打贏“抗腐蝕戰役”中各自拿出了“保養秘方”。

說起戰鬥機的保養,人們一定聽說過戰機“洗澡”的故事。通常情況下,戰機在沿海地區執行完低空飛行任務後,都要及時返場“洗澡”,而且洗的還是“淋浴”,透過地面上噴水口噴出的水幕,用淡水把機身上下衝洗個遍。這麼做的目的,就是防止大氣中的廢氣和氯鹽附著在機體表面,進而對戰機造成腐蝕。美國空軍明確規定,在戰機降落後就必須及時進行清洗作業,美軍還給這項作業起了個好聽的名字,叫做“鳥浴”。

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戰鬥機

當然,飛機的保養遠不止“洗澡”這麼簡單,通常包含著多重工序,進行多層塗裝,有時還需要實施“整容”手術。其中,最常見的“保養秘方”就是給飛機敷上一層“面膜”。一般而言,飛機各類零部件在製造成型之後,大多要塗上底漆、面漆、防腐劑等多層塗料,最後還要給飛機加上外層塗裝。以美軍為例,F-14“雄貓”艦載戰鬥機機身就採用高抗腐蝕塗層。美軍還使用聚硫化物密封劑用於減少機身表面和鏈條密封處的水浸入,比如含六價鉻的鉻酸鹽底漆等。包括F/A-18艦載戰鬥機、C-130運輸機、C-5運輸機、F-16戰鬥機、H-60直升機等軍機的大量底漆均含六價鉻。

航空母艦等艦船使用材料種類繁多,工作環境複雜。艦船抗腐蝕主要依靠艦船塗料,除能提升防腐蝕能力外,還能有效助力艦船隱身。其中,航空母艦的飛行甲板塗料,不但要承受艦載機尾鉤的衝擊、阻攔索的研磨、飛機和車輛的碾壓,還要遭受潮溼鹽霧的海洋大氣環境侵蝕、甲板清潔劑與油汙的腐蝕。因此,對於大型水面艦艇而言,抗腐蝕工作更是不能有絲毫馬虎。

未來更重“強身健體”

隨著相關技術的發展進步,提高武器裝備的抗腐蝕性也不再像“美容術”那麼簡單。採用表面防護以及再製造等技術可以有效防止或延緩腐蝕,包括高速電弧噴塗防腐技術、奈米電刷鍍防腐技術、等離子噴塗防腐技術、非晶態合金化學鍍層防腐技術、奈米防腐塗料及塗裝技術等新技術層出不窮。就拿最近幾年出場的隱身戰機來說,都用上了隱身塗料這一最新“護膚品”。美國F-35“閃電”戰鬥機使用的塗層更加結實耐用,再也不需要經常“補妝”。

近年來,美國一直在防腐蝕塗料領域加以探索。美國海軍航空系統司令部正在研製的富鋁底漆,可用於對飛機的鋁和鋼零件進行防護。這種富鋁底漆能進一步提高整體防腐蝕效能,目前已經在H-60直升機和C-130運輸機上進行了初步試驗,未來極有可能對戰機的防腐蝕工作帶來變革性影響。此外,美國國防部高階研究計劃局還針對艦載機高溫尾流噴射帶來的甲板變形問題,專門研發出耐高溫的抗衝擊防腐蝕塗料。

鋼鐵直男也需要呵護,為武器裝備穿上“金鐘罩,鐵布衫”

運輸機

有人在塗層塗料上下功夫,也有人緊盯著材料效能不放,試圖在“強身健體”上做文章。俄羅斯的AK系列鎳鉻加鈦合金鋼,堪稱世界上屈服強度最高的材料,同時也有不錯的抗腐蝕能力,可用於艦船和潛艇製造。美國近期正在研究碳/碳複合材料,正是看上了其出色的耐高溫、耐熱衝擊和耐腐蝕效能。此外,石墨烯防腐塗料也逐漸出現在人們的視野中,目前已經應用於艦船、海上風電塔筒等裝置的防腐蝕,未來極有可能在武器裝備領域得到大規模應用。

未來,還有很多“黑科技”將助力人們提升抗腐蝕技術水平。超疏水錶面具有防水性質,可以阻斷水分與金屬材質的接觸,進而解決水面艦艇的氧化腐蝕難題。美國海軍還在研發一種新的塗料新增劑,旨在使軍用車輛的塗層具有自癒合功能,即便遭遇劃傷也能自動修復,從而有效防止車輛鏽蝕。

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