机载发射装置烧粘—腐蚀防护评估技术的研究进展
肖军+程功+陈建敏+周惠娣
摘 要：“烧粘-腐蚀”是导轨式机载发射装置出现卡滞、腐蚀、寿命短、不安全等故障的主要原因，高温高速烧粘-腐蚀防护评估技术的完善成为实现总寿命服役期免维修目标的首要任务之一。近年来，高温高速烧粘-腐蚀机理、烧粘-腐蚀模拟试验方法与装置，外场临时防护技术与长效防护技术成为研究热点，本文综述了该领域的研究进展。
关键词：导轨式机载发射装置；烧粘-腐蚀；长效防护；评估技术；研究进展
中图分类号：TJ760 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2014）05-0060-05
0 引 言
发射高能有烟机载导弹时，受发动机喷射炽热燃气流冲刷的机载发射装置表面涂层脱落，常常粘满一层粗糙、坚硬似砂轮表面的灰色或灰黑色残渣[1-7]（简称“烧粘”）。这种残渣粘附牢固，不仅清渣费时费工，使用金属工具也难清除干净。在沿海湿热、盐雾环境中的烧粘部位会出现腐蚀（简称“烧粘-腐蚀”），给装备的使用和维护保障带来极大的不便，严重影响到战备和训练。
多年来，通过基材改性、表面处理方法筛选等改进措施[2]，取得了一定的效果。但用于高速、中远程新型导弹的大功率、高比冲发动机又产生了更为严重的烧粘-腐蚀问题。
本文就总寿命期免维修的高温高速烧粘-腐蚀破坏机理、模拟试验手段与技术、烧粘-腐蚀发展趋势及长效防护评估技术的进展进行了综述。
1 烧粘-腐蚀
1.1 机载发射装置与烧粘-腐蚀
发射装置从出厂服役到退役总寿命期间，一般会经历三种状态[8-9]：（1）库房贮存状态；（2）外场临时存放状态；（3）空中挂飞使用状态。发射装置在库房长期贮存中，一般处于油封状态装箱，存放于自然通风、无空调的封闭式仓库内，不通电、不工作；外场临时存放状态可放置在包装箱内或悬挂于载机上暴露于大气环境中；空中挂飞使用状态要求在载机飞行包线内挂弹飞行，在发射包线内发射导弹，不仅通电工作、暴露于大气环境，还要承受飞行和作战的振动、冲击等应力环境。
鉴于高温、高速两相燃气流严重的烧粘-腐蚀，现有防护材料和措施都会在有限的一至几次冲刷后损耗殆尽[2]。为解决高温高速烧粘-腐蚀问题，从工程角度曾研究过快速清洗、及时清除腐蚀性残渣，采用可更换表面导轨易损件以及基材改性和表面处理等方案，但都难以解决烧粘-腐蚀问题[2]。
1.2 烧粘-腐蚀的危害
为了满足机载武器装备质轻、高强和结构可靠的设计要求，机载发射装置主体结构采用单面为导轨的硬铝合金和超硬铝合金型材，硬质阳极化处理后具有良好的日常使用和防腐蚀性能。烧粘-腐蚀机理研究表明：高温高速烧粘-腐蚀主要源于高铝粉发动机装药高温高速两相燃气流烧粘破坏，产生防护表面缺陷———“腐蚀通道”等损伤和损耗的结果。“腐蚀通道”是烧粘-腐蚀的根源，不同导弹烧粘-腐蚀的差异，源于导弹发动机装药两相燃气流的温度、速度、残渣流量的不同。
高温高速烧粘-腐蚀不仅使机载发射装置滑动导轨腐蚀，残渣堆积也使挂弹和发射过程摩擦系数显著增大（如阳极化层摩擦系数在0.5～0.8、二硫化钼干膜0.025～0.03，而残渣表面类似砂轮，摩擦系数大至无法测量），此外，残渣的粘附和堆积会减小导轨与导弹吊挂之间的配合间隙，影响正常操作，甚至影响到发射过程的安全性。除对装备使用性能的影响，烧粘-腐蚀对结构强度和可靠性的影响也不容忽视。
2 高温高速烧粘-腐蚀评估技术及其进展
2.1 烧粘-腐蚀的试验与评估
一次外场导弹发射试验需要提前进行产品的生产装配、多次性能测试和试验，动用大量的配套人员和设施，以及外场军方的测试手段、场地、遥测观察、载机等等，成本十分昂贵。所以，对于烧粘防护研究而言，导弹实际发射试验的机会其实很少。除成本高、试验周期长等因素外，还存在现场可提供的对比试验条件限制多、可控性差、试验本身的高度危险性等因素，使得实际发射试验通常只能作为验证考核试验。因此，建立较为完善、实用的评估分级方法和试验手段是长效烧粘-腐蚀防护研究的基础[5]。
机载导弹高温高速燃气流的“烧粘”过程是气动环境与材料热化学和热力学作用的复杂过程，结果分别或同时包含了烧蚀、冲蚀和粘渣等多种破坏现象，存在着热冲蚀减重、粘渣增重以及烧蚀产生炭化、脱落等现象，采用“称重法”或者用残渣“附着力”或“+、-”或文字描述来表征烧粘-腐蚀破坏程度，都不准确。研究发现以分级方式将连续变化的试验观测值转化为非连续的分立数值，可快速量化评估研究中的烧粘-腐蚀和防护效果[5]，已用于防烧粘方案的研究、筛选和改进。
通常，材料的耐热性可采用常规热分析方法[2，5]，如TG，DTA，DSC以及动态机械分析等试验评估和表征。在常规实验室中，电热鼓风烘箱、马福炉常用于从室温到1500℃高温加热。然而，这种加热方式与高温高速烧粘-腐蚀瞬时过程的差异太大；实验室常用的酒精喷灯或燃气灯的烧蚀过程与发动机的烧蚀有相似之处，但烧蚀温度和热流偏低，与实际工况差距大，也不适用于高温高速烧粘-腐蚀的表征。此外，防护方案和措施的不确定性和复杂性（如涂层防护、表面处理防护或其他防护方案等），很难简单地按涂层、镀层类指标体系或仅以材料耐热性或抗侵蚀性等指标量化评估。一种从烧粘-腐蚀机理出发，将瞬时破坏解析成高温烧蚀、高速热冲蚀、粘渣、腐蚀等破坏因素，有针对性防护的思想为改进研究防护技术、完善烧粘-腐蚀的评估提供了方向。
发动机燃气瞬时的高温烧蚀、熔融残渣的高速热冲蚀磨损、粘渣烧蚀、辐射及其耦合破坏作用的机理十分复杂。考虑到烧粘过程是气动力学与材料的热化学和热力学的复杂作用过程，相关因素多、关系复杂，从烧蚀角度出发，除TG，DSC以及DMA等常规热分析方法外，还可以借鉴航空航天领域的其他烧蚀评估技术[5]，如GJB323—92氧乙炔烧蚀试验，航天常压驻点电弧等离子烧蚀试验方法，烧蚀材料内部温度测量方法；企标级的等离子烧蚀试验方法，水冷量热测量热流密度方法等。
研究人员为评估战略导弹、宇航飞行器再入大气层时“粒子云”的侵蚀破坏，已建立多种抗侵蚀试验方法[2，5]：（1）电子枪、激光枪等，用以模拟单粒子撞击效应；（2）电弧加热器、弹道靶、固体发动机燃气流等，模拟多粒子碰撞；（3）各种高速气流、液流喷砂、以及利用高速转盘离心力的粒子流冲蚀模拟方法等。这些方法中有些试验成本偏高、适应面窄，仅能作为防烧粘应用研究的参考。针对烧粘现象的特点通过分析和建模，用因素解析方法可以了解各主要破坏作用的方式、程度。
根据烧粘-腐蚀破坏机理，其主要破坏因素可解析为：（1）高温气相烧蚀；（2）高速粒子流冲蚀；（3）熔融残渣的粘附烧蚀；（4）辐射破坏。研究中曾参照采用氧乙炔焰或等离子烧蚀作为热模拟试验；高速喷砂冲蚀磨损作为冷模拟试验研究抗冲蚀性能；采用发动机试车台模拟试验装置代替导弹实际发射了解烧蚀粘渣工况，考察防烧粘材料和技术的工程实用性；通过粒径、硬度、质量流量和流速的选取、控制，采用5级外观目视方法判别冲蚀破坏程度（P，%）[2，5]，可获得抗侵蚀筛选数据[10]。石英灯快速加热的热辐射试验是航空航天领域广泛采用的一种加热试验方法。该类试验首先需要通过计算、分析确定全过程辐照强度的热流曲线，制作试验装置，按热流曲线进行试验。图1所示为美国NASADryden飞行研究中心飞行载荷实验室结构热试验装置。
发动机试车台模拟试验与实际发射相比，点火试验的机会更多、模拟真实（综合了烧蚀、粒子流冲蚀与粘渣作用）、代价相对较小。烧粘破坏（P）分5级评估。发动机试车台模拟装置、原理见文献[2-5]。
环境适应性试验是高温高速烧粘-腐蚀防护技术能否工程化应用的另一项重要评估内容。除烧粘-腐蚀专项评估外，要求参照GJB150或GJB150A《军用设备环境试验方法》系列试验作为综合评估烧粘-腐蚀防护技术能否适合实际服役环境条件的依据。进行烧粘前后环境试验考核，要求评估试验件与发射装置材质、状态、机械加工、热处理和表面处理相同。
烧粘部位在湿热、盐雾环境中的腐蚀现象是烧粘破坏的典型特征。以往对于检测防护有效性最直观和有效的方法是烧粘后外观检查烧粘部位是否粘渣和粘渣严重程度，然后将烧粘产品、试验件置于规定的湿热、盐雾环境中，观察环境腐蚀的严重程度。2.2 腐蚀试验技术腐蚀试验通常采用一定数量的与待试材料状态相同的试验件投入腐蚀环境，达到规定时间后，观察、记录其外观变化，测试其性能变化，采用称重等方法测算出腐蚀造成的质量损失。如GB 11112—89《有色金属大气腐蚀试验方法》提出的腐蚀质量损失测算：
式中：V为腐蚀速率，g/m2h；K为腐蚀速率换算系数；m1为腐蚀试验前试验件质量，g；m2为腐蚀试验后试验件质量，g；A为试验件表面积，m2；t为腐蚀时间；ρ为密度，g/m3。GB/T14165—2008给出了大气腐蚀试验现场的一般要求。
防护涂层下的金属腐蚀是由于涂层失效出现的一个从量变到质变的过程，这种转折点往往不易察觉：虽然肉眼检查时涂层完好，而涂层下的金属基体可能实际上已发生腐蚀，带来破损隐患和其他事故的潜在风险。有机涂层下金属腐蚀的本质是一种电化学过程，因而电化学技术是现场检测这种腐蚀的主要方法。国内外对电化学阻抗谱（ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy，EIS）、电流中断（CurrentInterruption，CI）、电化学噪声（ElectrochemicalNoise，EN）等技术进行了较广泛的研究，提出了不同环境快速准确测量涂层保护性能及检测涂层下金属腐蚀情况的技术和方法。此外，近期在远场涡流（RemoteFieldEddyCurrent，RFEC）技术方面也有了新的突破和进展。文献[11]针对以上涂层下金属腐蚀无损检测技术的现状与进展进行了评述。其中，电化学阻抗谱、电化学噪声和电流中断属于电化学检测技术，通过解析获取电化学参数来表征涂层性能和涂层下金属的腐蚀状态。而远场涡流技术可检测到涂层下金属腐蚀的定量数据，其方法更为直接和可靠，可在机载发射装置涂层下金属腐蚀检测中发挥作用。
随着检测和监测技术的发展，当代技术已具备多种腐蚀连续监控和测试手段，在航空、航天等国防和民用领域广泛应用。例如：物理机械方法、无损检测方法、电化学方法、光纤腐蚀传感技术、化学方法等。其中，外观检测方法采用肉眼或工具（如放大镜、内窥镜、千分尺照相和摄像设备等）对腐蚀现象、程度观察和比对获得评估意见最为简便实用。此外，还有超声波检测方法、涡流检测方法、漏磁桶检测方法、渗透检测方法、射线检测方法、红外检测方法、电化学检测方法等，这些方法为烧粘-腐蚀的现场监控提供了有力的手段。2.3 残渣成分与显微结构分析
现代显微技术的发展，扩大了人的视力范围，能够从微观尺度观察烧粘过程表面结构发生的变化，分析材料和性能的变化，了解烧粘-腐蚀破坏机理和现象。鉴于烧粘-腐蚀的变化主要发生在微米级尺度，扫描电子显微镜（ScanningElectron Microscope）、电子探针仪（Electronprobemicroanalyser）、X-射线电子能谱等显微分析成为揭示烧粘-腐蚀机理的重要手段。电子探针、扫描电镜EDS，以及X-射线光电子能谱对残渣腐蚀物微区成分进行分析，有助于认知烧粘-腐蚀过程。例如，利用电子探针高能电子束轰击烧粘样件表面，激发出特征X射线，按其波长及强度对烧粘表面微区进行定性及定量分析。此外，X-射线荧光光谱分析技术重现性好、测量速度快、灵敏度高，适合分析原子序数为F（9）～U（92）的各种元素，且样品可以是固体、粉末、熔融片或液体，无需分离，可以十分便捷地进行烧粘-腐蚀残渣分析。
扫描电子显微镜是自20世纪60年代以来迅速发展起来的一种新型显微分析手段。由于制样简单、放大倍数可调范围宽、图像分辨率高、景深大等特点，被广泛应用于烧粘表面、残渣形貌分析；烧粘-腐蚀试验件微区成分分析；测量厚度；观察试验件各区域细节信息。
2.4 长效防护快捷评估技术研究
所谓“长效”，是指用户针对已有高温高速烧粘-腐蚀防护技术仅仅能满足几次机载导弹发射燃气烧蚀防护状况提出的一个终极完善的目标：要求在正常维护保障条件下，达到在首次大修期限或服役总寿命内上百次发射过程中无需费时、费力地清除残渣、防护腐蚀的特别护理。
机载发射装置的服役寿命有多种指标，包括以时间度量的产品寿命和产品使用方面的工作寿命。对于前者，目前用户要求按载机同寿命对待，已提高到20～30年；而工作寿命涉及发射上百次和挂飞数百架次、以及通电时间为度量的寿命指标。鉴于机载发射装置的设计制造水平和服役状况，达到在国防仓库中自然存放到时间度量上的总寿命已经是可实现技术目标，而如何实现总寿命期内的外场免维修“零保障”———长效烧粘-腐蚀防护是当前机载装备面临的主要综合保障难题。因此，应该以高温高速烧粘-腐蚀防护效能，即以外场免发射烧粘-腐蚀专项维修次数作为长效防护评估的技术指标，考核达到首次大修期限或总寿命的长效防护有效性和持续性。
2.5 烧粘-腐蚀防护研究进展
目前，采用烧粘界面破坏显微分析技术、电化学腐蚀分析技术、吹砂侵蚀冷模拟试验、氧乙炔烧蚀热模拟试验和发动机试车台模拟试验技术已用于烧粘防护应用研究。尤其是发动机模拟试验，与实际情况十分接近。研究人员尝试了等离子体火焰喷射、超音速火焰喷射、高速剪切冲击等试验及计算机模拟分析技术在烧粘防护工作中的应用。
为实现总寿命服役期烧粘-腐蚀长效防护———“零保障”技术的工程应用，实验室针对机载发射装置烧粘-腐蚀评估应用需求，完成“高温高速烧粘-腐蚀机理”、“烧粘-腐蚀故障模式及系统影响分析”、“机载发射装置总寿命期内烧粘-腐蚀趋势模型”、“机载发射装置烧粘-腐蚀防护有效性和耐久性快捷评估技术”等专项研究，建立了机载发射装置总寿命期内防护有效性和耐久性评估数理统计模型、专项评估试验方法和试验设计———为通过有限试验快捷评估总寿命期内待评方案是否防烧蚀、少粘渣、耐腐蚀，以及是否具有长效寿命奠定了坚实的基础。目前，利用实验室发射寿命评估设施和方法、以及环境实验室耐久性试验系统，结合上述烧粘-腐蚀评估技术，不仅可以评估总寿命期间机载发射装置服役寿命，还可以评估防护措施是否满足用户要求的有效和长效。
通过对烧粘-腐蚀机理的研究和对连续烧粘-腐蚀的观察研究，建立了依照数理统计理论的烧粘-腐蚀发展趋势模型，建立了不依赖反复多次重复进行费时费工的环境腐蚀试验评估方法———将防护表面对高温高速连续烧粘数次的响应状况分成5级，可以快捷评估烧粘-腐蚀防护的有效性和持续性。依据S对烧粘-腐蚀破坏的观察，结合环境试验经验改进了一种快捷定性评估方法：
1级（100%不烧粘，粘渣率为0，理想型烧粘-腐蚀防护技术）；
2级（95%～100%不烧粘，粘渣≤5%，工程可实施长效烧粘-腐蚀防护型）；
3级（90%不烧粘，粘渣率5%～10%，经济烧粘-腐蚀防护型）；
4级（烧粘≤25%，粘渣≤25%，临时型防护技术）；
5级（100%烧粘，粘渣25%～100%，易烧粘-腐蚀型）。
根据以上分级方法和烧粘-腐蚀发展趋势，理想型长效烧粘-腐蚀防护表面对高温高速烧粘破坏作用不敏感，具备“零粘渣、零损伤”特征；而典型的易烧粘-腐蚀型表面仅遭遇一次高温燃气烧粘，即可出现严重的表面损伤，燃气残渣与这类表面具有良好的亲和力，具有“显著粘渣、防护层损耗殆尽或呈现众多深达金属基体的腐蚀通道”的典型烧粘-腐蚀特征。实际上，多数防护方案介于理想型长效烧粘-腐蚀与易烧粘-腐蚀型两种情况之间。同理，将高温高速烧粘后防护表面在腐蚀诱导环境中（湿热、盐雾等环境）的响应分成5级：
1级（100%无腐蚀，无变化，理想型）；
2级（95%～100%无腐蚀，工程可实施的长效烧粘-腐蚀防护型）；
3级（90%无腐蚀，耐腐蚀型防护表面）；
4级（腐蚀面积≤25%，临时性防护型，需借助外场临时性防护措施）；
5级（腐蚀面积≥25%，典型的极易腐蚀情况）。
2.6 烧粘-腐蚀评估技术的应用
研究发现，实验室单因素模拟试验（如烧蚀或侵蚀试验）适宜于单一破坏因素的比较，而发动机试车台点火试验模拟逼真、多因素综合效果好，适合作为平行方案对比和防护有效性考核与验证。为验证和完善快捷评估方法，进行了多方案、连续烧粘试验和环境腐蚀试验。结果表明，不同防护方案在高温高速烧粘-腐蚀破坏作用下的表现大相径庭。例如，防护方案A经1次烧粘即出现粘渣>50%，第二次达到100%，按分级方法可从外观直接判断其没有单次防护效果，不具备首次大修期限或总寿命烧粘-腐蚀的长效防护功效。为验证其正确性，将带残渣的烧粘试验件截片进行显微结构分析，发现多处“腐蚀通道”，再按GJB150.9规定连续10天交变湿热试验，第5天开箱后发现严重腐蚀；同样，其截片在GJB150.11盐雾环境中24h后严重腐蚀。
采用防烧粘涂料的临时性防护方案B，燃气冲刷过程中由于功能涂料FZGT-1的保护作用，隔离了高温高速烧粘-腐蚀破坏作用，避免了残渣的粘附破坏。因此，每次烧粘后表面仍洁净、光亮、无残渣。然而，烧粘表面的FZGT-1的损耗十分明显，单次损耗可达40%～100%。如果没有FZGT-1继续防护，则在后续烧粘破坏作用下，就如同方案A的情况。
方案C经连续多次烧粘表面仅仅轻微烧粘（≯2.5%），多次烧粘后防护表层结构完整，无腐蚀通道，腐蚀率始终保持在0，按照快捷评估分级方法应属于2级防烧粘，可能具备首次大修期限或总寿命内的长效烧粘-腐蚀防护功能。将不同累计次后的烧粘试验件截片进行连续10天的GJB150.9交变湿热试验，未发现腐蚀；同样的试验件经GJB150.11盐雾试验96h后也无腐蚀现象，该样件防护特性可能具备长效防烧粘潜力。其他方案与上述A，B，C方案各有异同。对比上述多种试验方案单次到多次烧粘、湿热和盐雾试验结果发现，分级评估定性方法达到了简便、快捷的使用效果。
3 结 束 语
高温高速烧粘-腐蚀破坏是导轨式机载导弹发射装置使用维护的工程技术难题，涉及到产品的使用、维护、寿命及安全性，也影响到部队的战斗力。高温高速烧粘-腐蚀机理的研究，烧粘-腐蚀工况的模拟技术和评估技术的研究，临时性防护技术的应用以及总寿命免维护技术的研究进展，推动了机载装备技术的进步。
参考文献：
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2.4 长效防护快捷评估技术研究
所谓“长效”，是指用户针对已有高温高速烧粘-腐蚀防护技术仅仅能满足几次机载导弹发射燃气烧蚀防护状况提出的一个终极完善的目标：要求在正常维护保障条件下，达到在首次大修期限或服役总寿命内上百次发射过程中无需费时、费力地清除残渣、防护腐蚀的特别护理。
机载发射装置的服役寿命有多种指标，包括以时间度量的产品寿命和产品使用方面的工作寿命。对于前者，目前用户要求按载机同寿命对待，已提高到20～30年；而工作寿命涉及发射上百次和挂飞数百架次、以及通电时间为度量的寿命指标。鉴于机载发射装置的设计制造水平和服役状况，达到在国防仓库中自然存放到时间度量上的总寿命已经是可实现技术目标，而如何实现总寿命期内的外场免维修“零保障”———长效烧粘-腐蚀防护是当前机载装备面临的主要综合保障难题。因此，应该以高温高速烧粘-腐蚀防护效能，即以外场免发射烧粘-腐蚀专项维修次数作为长效防护评估的技术指标，考核达到首次大修期限或总寿命的长效防护有效性和持续性。
2.5 烧粘-腐蚀防护研究进展
目前，采用烧粘界面破坏显微分析技术、电化学腐蚀分析技术、吹砂侵蚀冷模拟试验、氧乙炔烧蚀热模拟试验和发动机试车台模拟试验技术已用于烧粘防护应用研究。尤其是发动机模拟试验，与实际情况十分接近。研究人员尝试了等离子体火焰喷射、超音速火焰喷射、高速剪切冲击等试验及计算机模拟分析技术在烧粘防护工作中的应用。
为实现总寿命服役期烧粘-腐蚀长效防护———“零保障”技术的工程应用，实验室针对机载发射装置烧粘-腐蚀评估应用需求，完成“高温高速烧粘-腐蚀机理”、“烧粘-腐蚀故障模式及系统影响分析”、“机载发射装置总寿命期内烧粘-腐蚀趋势模型”、“机载发射装置烧粘-腐蚀防护有效性和耐久性快捷评估技术”等专项研究，建立了机载发射装置总寿命期内防护有效性和耐久性评估数理统计模型、专项评估试验方法和试验设计———为通过有限试验快捷评估总寿命期内待评方案是否防烧蚀、少粘渣、耐腐蚀，以及是否具有长效寿命奠定了坚实的基础。目前，利用实验室发射寿命评估设施和方法、以及环境实验室耐久性试验系统，结合上述烧粘-腐蚀评估技术，不仅可以评估总寿命期间机载发射装置服役寿命，还可以评估防护措施是否满足用户要求的有效和长效。
通过对烧粘-腐蚀机理的研究和对连续烧粘-腐蚀的观察研究，建立了依照数理统计理论的烧粘-腐蚀发展趋势模型，建立了不依赖反复多次重复进行费时费工的环境腐蚀试验评估方法———将防护表面对高温高速连续烧粘数次的响应状况分成5级，可以快捷评估烧粘-腐蚀防护的有效性和持续性。依据S对烧粘-腐蚀破坏的观察，结合环境试验经验改进了一种快捷定性评估方法：
1级（100%不烧粘，粘渣率为0，理想型烧粘-腐蚀防护技术）；
2级（95%～100%不烧粘，粘渣≤5%，工程可实施长效烧粘-腐蚀防护型）；
3级（90%不烧粘，粘渣率5%～10%，经济烧粘-腐蚀防护型）；
4级（烧粘≤25%，粘渣≤25%，临时型防护技术）；
5级（100%烧粘，粘渣25%～100%，易烧粘-腐蚀型）。
根据以上分级方法和烧粘-腐蚀发展趋势，理想型长效烧粘-腐蚀防护表面对高温高速烧粘破坏作用不敏感，具备“零粘渣、零损伤”特征；而典型的易烧粘-腐蚀型表面仅遭遇一次高温燃气烧粘，即可出现严重的表面损伤，燃气残渣与这类表面具有良好的亲和力，具有“显著粘渣、防护层损耗殆尽或呈现众多深达金属基体的腐蚀通道”的典型烧粘-腐蚀特征。实际上，多数防护方案介于理想型长效烧粘-腐蚀与易烧粘-腐蚀型两种情况之间。同理，将高温高速烧粘后防护表面在腐蚀诱导环境中（湿热、盐雾等环境）的响应分成5级：
1级（100%无腐蚀，无变化，理想型）；
2级（95%～100%无腐蚀，工程可实施的长效烧粘-腐蚀防护型）；
3级（90%无腐蚀，耐腐蚀型防护表面）；
4级（腐蚀面积≤25%，临时性防护型，需借助外场临时性防护措施）；
5级（腐蚀面积≥25%，典型的极易腐蚀情况）。
2.6 烧粘-腐蚀评估技术的应用
研究发现，实验室单因素模拟试验（如烧蚀或侵蚀试验）适宜于单一破坏因素的比较，而发动机试车台点火试验模拟逼真、多因素综合效果好，适合作为平行方案对比和防护有效性考核与验证。为验证和完善快捷评估方法，进行了多方案、连续烧粘试验和环境腐蚀试验。结果表明，不同防护方案在高温高速烧粘-腐蚀破坏作用下的表现大相径庭。例如，防护方案A经1次烧粘即出现粘渣>50%，第二次达到100%，按分级方法可从外观直接判断其没有单次防护效果，不具备首次大修期限或总寿命烧粘-腐蚀的长效防护功效。为验证其正确性，将带残渣的烧粘试验件截片进行显微结构分析，发现多处“腐蚀通道”，再按GJB150.9规定连续10天交变湿热试验，第5天开箱后发现严重腐蚀；同样，其截片在GJB150.11盐雾环境中24h后严重腐蚀。
采用防烧粘涂料的临时性防护方案B，燃气冲刷过程中由于功能涂料FZGT-1的保护作用，隔离了高温高速烧粘-腐蚀破坏作用，避免了残渣的粘附破坏。因此，每次烧粘后表面仍洁净、光亮、无残渣。然而，烧粘表面的FZGT-1的损耗十分明显，单次损耗可达40%～100%。如果没有FZGT-1继续防护，则在后续烧粘破坏作用下，就如同方案A的情况。
方案C经连续多次烧粘表面仅仅轻微烧粘（≯2.5%），多次烧粘后防护表层结构完整，无腐蚀通道，腐蚀率始终保持在0，按照快捷评估分级方法应属于2级防烧粘，可能具备首次大修期限或总寿命内的长效烧粘-腐蚀防护功能。将不同累计次后的烧粘试验件截片进行连续10天的GJB150.9交变湿热试验，未发现腐蚀；同样的试验件经GJB150.11盐雾试验96h后也无腐蚀现象，该样件防护特性可能具备长效防烧粘潜力。其他方案与上述A，B，C方案各有异同。对比上述多种试验方案单次到多次烧粘、湿热和盐雾试验结果发现，分级评估定性方法达到了简便、快捷的使用效果。
3 结 束 语
高温高速烧粘-腐蚀破坏是导轨式机载导弹发射装置使用维护的工程技术难题，涉及到产品的使用、维护、寿命及安全性，也影响到部队的战斗力。高温高速烧粘-腐蚀机理的研究，烧粘-腐蚀工况的模拟技术和评估技术的研究，临时性防护技术的应用以及总寿命免维护技术的研究进展，推动了机载装备技术的进步。
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[11]杨飞，周永峰，胡科峰，等.腐蚀防护监测检测技术研究的进展[J].全面腐蚀控制，2009，23（11）.
2.4 长效防护快捷评估技术研究
所谓“长效”，是指用户针对已有高温高速烧粘-腐蚀防护技术仅仅能满足几次机载导弹发射燃气烧蚀防护状况提出的一个终极完善的目标：要求在正常维护保障条件下，达到在首次大修期限或服役总寿命内上百次发射过程中无需费时、费力地清除残渣、防护腐蚀的特别护理。
机载发射装置的服役寿命有多种指标，包括以时间度量的产品寿命和产品使用方面的工作寿命。对于前者，目前用户要求按载机同寿命对待，已提高到20～30年；而工作寿命涉及发射上百次和挂飞数百架次、以及通电时间为度量的寿命指标。鉴于机载发射装置的设计制造水平和服役状况，达到在国防仓库中自然存放到时间度量上的总寿命已经是可实现技术目标，而如何实现总寿命期内的外场免维修“零保障”———长效烧粘-腐蚀防护是当前机载装备面临的主要综合保障难题。因此，应该以高温高速烧粘-腐蚀防护效能，即以外场免发射烧粘-腐蚀专项维修次数作为长效防护评估的技术指标，考核达到首次大修期限或总寿命的长效防护有效性和持续性。
2.5 烧粘-腐蚀防护研究进展
目前，采用烧粘界面破坏显微分析技术、电化学腐蚀分析技术、吹砂侵蚀冷模拟试验、氧乙炔烧蚀热模拟试验和发动机试车台模拟试验技术已用于烧粘防护应用研究。尤其是发动机模拟试验，与实际情况十分接近。研究人员尝试了等离子体火焰喷射、超音速火焰喷射、高速剪切冲击等试验及计算机模拟分析技术在烧粘防护工作中的应用。
为实现总寿命服役期烧粘-腐蚀长效防护———“零保障”技术的工程应用，实验室针对机载发射装置烧粘-腐蚀评估应用需求，完成“高温高速烧粘-腐蚀机理”、“烧粘-腐蚀故障模式及系统影响分析”、“机载发射装置总寿命期内烧粘-腐蚀趋势模型”、“机载发射装置烧粘-腐蚀防护有效性和耐久性快捷评估技术”等专项研究，建立了机载发射装置总寿命期内防护有效性和耐久性评估数理统计模型、专项评估试验方法和试验设计———为通过有限试验快捷评估总寿命期内待评方案是否防烧蚀、少粘渣、耐腐蚀，以及是否具有长效寿命奠定了坚实的基础。目前，利用实验室发射寿命评估设施和方法、以及环境实验室耐久性试验系统，结合上述烧粘-腐蚀评估技术，不仅可以评估总寿命期间机载发射装置服役寿命，还可以评估防护措施是否满足用户要求的有效和长效。
通过对烧粘-腐蚀机理的研究和对连续烧粘-腐蚀的观察研究，建立了依照数理统计理论的烧粘-腐蚀发展趋势模型，建立了不依赖反复多次重复进行费时费工的环境腐蚀试验评估方法———将防护表面对高温高速连续烧粘数次的响应状况分成5级，可以快捷评估烧粘-腐蚀防护的有效性和持续性。依据S对烧粘-腐蚀破坏的观察，结合环境试验经验改进了一种快捷定性评估方法：
1级（100%不烧粘，粘渣率为0，理想型烧粘-腐蚀防护技术）；
2级（95%～100%不烧粘，粘渣≤5%，工程可实施长效烧粘-腐蚀防护型）；
3级（90%不烧粘，粘渣率5%～10%，经济烧粘-腐蚀防护型）；
4级（烧粘≤25%，粘渣≤25%，临时型防护技术）；
5级（100%烧粘，粘渣25%～100%，易烧粘-腐蚀型）。
根据以上分级方法和烧粘-腐蚀发展趋势，理想型长效烧粘-腐蚀防护表面对高温高速烧粘破坏作用不敏感，具备“零粘渣、零损伤”特征；而典型的易烧粘-腐蚀型表面仅遭遇一次高温燃气烧粘，即可出现严重的表面损伤，燃气残渣与这类表面具有良好的亲和力，具有“显著粘渣、防护层损耗殆尽或呈现众多深达金属基体的腐蚀通道”的典型烧粘-腐蚀特征。实际上，多数防护方案介于理想型长效烧粘-腐蚀与易烧粘-腐蚀型两种情况之间。同理，将高温高速烧粘后防护表面在腐蚀诱导环境中（湿热、盐雾等环境）的响应分成5级：
1级（100%无腐蚀，无变化，理想型）；
2级（95%～100%无腐蚀，工程可实施的长效烧粘-腐蚀防护型）；
3级（90%无腐蚀，耐腐蚀型防护表面）；
4级（腐蚀面积≤25%，临时性防护型，需借助外场临时性防护措施）；
5级（腐蚀面积≥25%，典型的极易腐蚀情况）。
2.6 烧粘-腐蚀评估技术的应用
研究发现，实验室单因素模拟试验（如烧蚀或侵蚀试验）适宜于单一破坏因素的比较，而发动机试车台点火试验模拟逼真、多因素综合效果好，适合作为平行方案对比和防护有效性考核与验证。为验证和完善快捷评估方法，进行了多方案、连续烧粘试验和环境腐蚀试验。结果表明，不同防护方案在高温高速烧粘-腐蚀破坏作用下的表现大相径庭。例如，防护方案A经1次烧粘即出现粘渣>50%，第二次达到100%，按分级方法可从外观直接判断其没有单次防护效果，不具备首次大修期限或总寿命烧粘-腐蚀的长效防护功效。为验证其正确性，将带残渣的烧粘试验件截片进行显微结构分析，发现多处“腐蚀通道”，再按GJB150.9规定连续10天交变湿热试验，第5天开箱后发现严重腐蚀；同样，其截片在GJB150.11盐雾环境中24h后严重腐蚀。
采用防烧粘涂料的临时性防护方案B，燃气冲刷过程中由于功能涂料FZGT-1的保护作用，隔离了高温高速烧粘-腐蚀破坏作用，避免了残渣的粘附破坏。因此，每次烧粘后表面仍洁净、光亮、无残渣。然而，烧粘表面的FZGT-1的损耗十分明显，单次损耗可达40%～100%。如果没有FZGT-1继续防护，则在后续烧粘破坏作用下，就如同方案A的情况。
方案C经连续多次烧粘表面仅仅轻微烧粘（≯2.5%），多次烧粘后防护表层结构完整，无腐蚀通道，腐蚀率始终保持在0，按照快捷评估分级方法应属于2级防烧粘，可能具备首次大修期限或总寿命内的长效烧粘-腐蚀防护功能。将不同累计次后的烧粘试验件截片进行连续10天的GJB150.9交变湿热试验，未发现腐蚀；同样的试验件经GJB150.11盐雾试验96h后也无腐蚀现象，该样件防护特性可能具备长效防烧粘潜力。其他方案与上述A，B，C方案各有异同。对比上述多种试验方案单次到多次烧粘、湿热和盐雾试验结果发现，分级评估定性方法达到了简便、快捷的使用效果。
3 结 束 语
高温高速烧粘-腐蚀破坏是导轨式机载导弹发射装置使用维护的工程技术难题，涉及到产品的使用、维护、寿命及安全性，也影响到部队的战斗力。高温高速烧粘-腐蚀机理的研究，烧粘-腐蚀工况的模拟技术和评估技术的研究，临时性防护技术的应用以及总寿命免维护技术的研究进展，推动了机载装备技术的进步。
参考文献：
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