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浅析辽宁号航母甲板涂料的特殊性质辽宁号航

2020-07-27 13:58:56来源:励志吧0次阅读

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辽宁号航空母舰,是中国海军配备的第一艘可搭载固定翼飞机的常规动力航空母舰。辽宁号航空母舰的服役,标志着中国海军取得了辉煌的成果,具备了万里集结,远洋作战的攻防能力,进一步提升了维护领土、维护海权的能力。 辽宁舰 属中型偏大的航空母舰,可进入世界作战能力最为强大的航空母舰之列,被称作 远东第一航母 。

航母为什么成为海军不可缺少的力量?

航母之所以可怕,全依赖与舰载机,一个航母就相当于一个移动作战的军事基地。舰载机海军航空兵的主要作战手段之一,是在海洋战场上夺取和保持制空权、制海权的重要力量。

辽宁号航母

舰载机是以航空母舰或其他水面舰艇为基地的海军飞机,现代舰载机可装载各种空舰导弹、空空导弹、鱼雷、水雷及电子干扰、侦察设备等,能完成反舰、反潜、空中格斗和电子战,夺取海上制空权和制海权,支援登陆和抗登陆作战等多种作战任务。飞行甲板作为舰载机起降的主要平台,起到一个可移动、简易海上飞机场的作用,其甲板表面维护保养的好坏直接影响日常训练和战斗任务的正常进行。甲板涂料的质量和技术也决定了舰载机是否能够顺利降落乃至升空,这个技术成为了航母必不可少的关键点之一。

一、舰载机起降对飞行甲板的特殊要求

舰载机按起降方式,分为常规起落飞机、垂直/短距起落飞机和直升机。一般说来,对于小型航母而言,多采用垂直/短距起降方式,如英国的 无敌 级航母等;对于中型航母而言,多采用高性能常规起降方式,如弹射起飞、拦阻着舰方式,如美军的大多数航母。不管采用什么样的起降方式,对于航母甲板涂层,主要有如下几方面的要求:

1、耐冲击性舰载机在航母上的降落和一般的机场降落不同,飞机在着陆时不但不减速反而全速前进,防备在万一勾不住阻拦绳时,能有足够再次起飞的动力。据资料介绍,垂直/近距舰载机具有较小的起降速度,着舰下沉速度达到7.3米/秒,远大于陆基飞机的2.6米/秒(如图1所示)。而对于重型舰载机,起降性能较好的,如英军 海鹞 机最大起飞重量8~10吨,载弹量约3吨,着舰速度达50米/秒左右。要保证甲板涂层经受住舰载机瞬间高速冲击力,对涂料涂层的抗冲击性能提出了很高的要求。

2、抗冲耐久性舰载机起降时,飞机引擎叶轮比较容易受外物的伤害,即使是一个微小的螺栓也可能摧毁整个引擎。而通常情况下,两架飞机起降的时间间隔很短,往往只有45秒左右,如果涂层的抗冲耐久性能不好,破损涂层极易对起降飞机造成致命损坏。

3、耐高温冲刷性对于垂直/近距起降舰载机,如英国 鹞 (harrier)式垂直起落战斗/攻击机进行垂直起降时,位于机腹下(是一台装有4个转向喷口、可旋转.5 的 飞马 型涡轮风扇发动机)的4个发动机喷口向下旋转90度以上,发动机向下喷气,使喷气流垂直向下,形成4根强劲有力的气柱,使飞机像火箭一样拔地而起或像 阿波罗 号宇宙飞船登月舱在月球上软着陆一样垂直降落。因此,还需要涂层具有一定的耐高温抗冲刷性。

二、飞行甲板涂料的特殊性能

飞行甲板涂料主要由防滑粒料、成膜树脂等组成。防滑粒料是为了提高漆膜防滑性能的添加剂,赋予漆膜防滑能力;成膜树脂具有固定防滑粒料的作用,同时保护底材不受破坏,赋予涂层各方面优良的综合性能。作为一种特殊的涂料品种,除了具有普通涂料必需的基本性能外,还具有一些特殊性能:

良好的弹性和柔韧性飞行甲板常年暴露在严酷的海洋环境中,昼夜温差和季节变化造成钢结构热胀冷缩形变,若涂层的弹性和柔韧性不足,这种形变必然会导致涂层开裂、剥离和脱落等破坏。另一方面,舰载飞机在甲板上起降时,对涂层产生极大的冲击能,需要一定的弹性缓冲,而且飞行甲板涂层一般较厚,柔韧性不足会导致涂层开裂。

优良的防滑性和耐磨性飞行甲板涂层的摩擦系数一般要求0.7以上,摩擦系数越大,防滑性越好,才能有效防止因海浪颠簸造成飞机侧滑和人员摔伤。同时,甲板也是飞机起降和人员活动频繁的地方,涂层优异的耐磨损性,可减少涂层的磨损,延长涂层的使用寿命。

耐海洋性气候影响高盐、高湿、高温差的海洋性气候使得钢底材的腐蚀加剧,涂层良好的附着力和密封性,能阻止水汽和盐雾的渗透,确保钢底材不受腐蚀。

优良的防护性能,较长的使用寿命涂层不仅具有耐日光曝晒,耐干湿交替变化,耐海水浸湿;还得耐油沾污,能用洗涤剂液进行简单方便的清洗。飞行甲板面积很大,涂装一次费工费时,用料量大,因此,希望使用寿命越长越好。

耐高温抗冲刷性垂直/短距起降舰载机靠向下的热喷气对甲板产生巨大的反冲力而起降,其尾焰温度较高,冲刷力较大。

踩踏舒适性飞行甲板也是船员经常活动和行走的地方,涂层的踩踏舒适性是很重要的。

三、国内外研究现状

国外飞行甲板涂料的生产应用具有很成功的经验,除了航空母舰外还广泛地应用在舰载甲板上,已成立了专门的生产、研究中心,涂料品种繁多。例如,美国AST中心生产的EPOXO300C环氧聚酰胺甲板涂料,采用具有金刚石级硬度的氧化铝型耐磨粒料,在水、油状态下摩擦系数几乎不变,耐热喷气能力、耐化学品能力强,且附着力好,用于美国海军全部航空母舰飞行甲板和90%以上大型舰船甲板,是安全保障最高的涂料品种之一,这种涂料摩擦力大、耐久性长,已有20年的应用。

国内厂家针对舰载直升机甲板,研发出了直升机甲板防滑涂料。最早是上海开林造漆厂,采用黄砂、水泥作为防滑耐磨材料,与400水泥按指定的比例,调至不见夹心为止,施工一般采用橡皮刮刀,刮一至三层,其厚度为1~2mm。但这种防滑涂料使用寿命较短,易磨平,在北方严寒的冬季里易冻裂,耐钢板的热胀冷缩性能较差。后来,有许多厂家加以改进,采用了环氧聚酰胺或聚氨酯型作为防滑涂料,加入耐磨的碳化硅、金刚砂等。如江苏太仓生产的SH-F型防滑涂料,青岛海洋化工研究院生产的HF-05型防滑涂料,主要针对普通甲板、甲板过道等场所,已在少量舰船上应用。

四、飞行甲板涂料的发展方向

现在使用的航母甲板涂料多为溶剂型,涂料中含有大量的有机溶剂,施工时全部挥发到空气中,造成了大量的环境污染,仅每年美国海军用于航母的甲板涂料就约10万加仑,向大气和水中排出大量的有机溶剂、致癌物和结晶硅石,这不仅增大了危险品的处理费用,而且给环境造成了极大的危害。目前,随着技术水平的提高,兼顾环保的要求,大概可从3个方向进行改进发展:

1、无溶剂型国内外已经出现了无溶剂型100%固体含量的聚氨酯、环氧以及各种粉末防滑涂料,如美国AST中心生产的AS-2500聚氨酯涂料,这种涂料不会产生大气污染。

2、水性化水性涂料是涂料工业发展的热门方向,国内外都有所研究,但国内还没有专门的水性防滑涂料生产厂家。

3、无机涂层激光诱导改善表面(LISI,LaserInducedSURfaceImprovement)是在防滑涂料使用方面的一个新的方法,它用激光熔化金属粉末,一部分形成长期防腐的底层,一部分形成耐磨面层。

比如用钛金属,或其他重金属与陶瓷复合在一起形成一层无毒的金属粉末。目前的激光法还没有大量的应用,激光束的宽度仅为4mm,应增加宽度(mm)和扫描速度,这种方法是对防滑甲板涂层的一种创新。NSWCCD预期用LISI方法施工和修补的航母甲板防滑面漆能超过当前有机防滑涂料体系的性能,还能减少维修费用。


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