飞机蒙皮

形成飞机气动力外形的维形构件

飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻，起到承受和传递气动载荷的作用。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上，受力复杂，加之蒙皮直接与外界接触，所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力。

简介

蒙皮是覆盖在骨架外的受力构件。蒙皮的直接功用是形成流线型的机翼外表面。为了使机翼的阻力尽量小，蒙皮应力求光滑，减小它在飞行中的凹凸变形。从受力看，气动载荷直接作用在蒙皮上，因此蒙皮受有垂直于其表面的局部气动载荷。此外蒙皮还参与机翼的总体受力——它和翼梁或翼墙组合在一起，形成封闭的盒式薄壁结构承受机翼的扭矩；当蒙皮较厚时，它与长桁、翼梁缘条在一起组成壁板，承受机翼弯矩引起的剪切力。

蒙皮材料

早期低速飞机的蒙皮是布质的，即用纺织品包裹在木质或金属框架上，并在此基础上涂覆一层不透水、不透气的薄膜以满足飞行的需要。随着飞机飞行速度、飞行高度及自身重量的增加，金属蒙皮完全取代了布质蒙皮。常规飞机的蒙皮材料主要采用高强铝、镁合金，某些高性能飞机采用钛合金或复合材料。

现代飞机的蒙皮广泛使用硬铝、超硬铝，有些飞行马赫数约为2.5的高超声速飞机使用钛合金；有些飞行马赫数约为3的飞机使用不锈钢蒙皮。夹层蒙皮由上、下两块面板和中间芯材组成，芯材有蜂窝夹芯、泡沫塑料、波纹板等。复合材料蒙皮(或壁板)由于其特殊的优异性能，被广泛地用于第四代战斗机和近些年来设计的飞机的翼面结构上。

蒙皮型式

蒙皮与长桁、翼梁缘条连接在一起，组合成壁板(也称加筋板)。翼肋和梁、墙一起向壁板提供横向支持。壁板有铆接组合式壁板和整体壁板两种典型形式。

铆接组合式壁板

蒙皮与长桁、翼梁缘条通过铆接连接在一起，组合成壁板。蒙皮与长桁连接在一起组合成壁板的典型形式如图《铆接组合式壁板》所示。

整体壁板

整体壁板是将长桁、缘条和蒙皮作为一个整体而形成的板状。这是一种重最轻，强度高的构件。蒙皮和加强筋由整块材料加工而成。对承受大载荷的长度大的整体壁板最普遍采用挤压成形或机械加工的整体构件，此外也可用化学铣切、精密铸造等方法制作。

当飞机飞行速度进一步提高时，机翼上载荷增大，机翼厚度更趋变薄，此时宜采用整体壁板结构，不宜采用铆接组合式壁板结构。研究表明：若加厚蒙皮则增重多，而增多长桁将增加工艺困难。且因铆接导致的表面质量问题会使阻力增大。因此出现了整体壁板，它在现代高速薄翼飞机，特别是机翼结构整体油箱区，得到广泛应用。整体壁板与铆接组合式壁板相比有如下优点：“结构上便于按等强度合理分布材料，通过加工使壁板沿展向取得最佳的变厚度分布。结构的总体和局部刚度好，蒙皮不易失稳，改善了气动特性。同时由于减少了铆钉数量，机翼表面更加光滑，提高了气动外形准确度：减少了装配工作量，减小了钉孔的应力集中以及它对壁板截面积的削弱。这样既减轻了紧固件的重量，又可改善疲劳性能，并减少了密封材料的用最，对整体油箱设计提供了有利因素。采用整体壁板一般可使机翼壁板的重量降低10%~15%。其缺点是装配中可能会引起由拉伸或其他一些原因产生的残余应力，易引起应力腐蚀”。

蒙皮腐蚀及措施

对于以金属作为蒙皮材料的飞机而言，腐蚀损伤是飞机最严重的损伤形式之一，它严重威胁飞行安全。金属表面可以采用金属涂镀层、表面处理以及阴极保护等专业技术进行腐蚀防护，但都较为繁琐。为飞机蒙皮材料提供涂料保护层是一种简单而行之有效的方法。

针对飞机防护的特殊要求，所提供涂层必须具有全面的防腐能力，较强的耐化学介质，耐水渗透能力，足够的耐磨性，柔韧性，耐候性，且附着力强，流平性好，色泽丰满美观等。然而，仅依靠一种涂料或单一涂层是难以满足该要求的，所以需要多种涂料，分层配合，组成有效的飞机蒙皮涂层系统。

常规的飞机蒙皮涂层系统主要包括：蒙皮基材预处理层、底漆层、面漆层。基材表面预处理的功能主要是提高基材的防腐蚀能力以及基材与底漆层之间的结合力，表面处理的好坏将直接影响涂层的施工质量和使用性能。

常用蒙皮材料预处理层的制备方法主要有：阳极氧化法、化学氧化法、磷化底漆法、聚合物防腐蚀膜法、溶胶-凝胶法等。基材预处理完成之后需要进行底漆层的涂覆，底漆层以合适的基体树脂作为基础，通过颜填料的填充加大涂层的致密性来减缓腐蚀性介质的渗透，依靠功能颜料的物理和化学作用阻止基体材料的腐蚀。

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