飞机涂层：性能与颜值的担当

Ben Hargreaves

飞机涂层，按其使用部位可分为飞机蒙皮涂层、飞机舱室涂层、飞机发动机涂层、飞机零部件涂层等;按其功能可分为隔热涂层、防火涂层、示温涂层等。但不管怎样，飞机上使用的涂层的性能是受多方面限制的，性能要求非常苛刻，如耐极端温度、耐腐蚀、抗强紫外线、轻量型、超长寿命等，而且色泽也要非常亮丽独特。

鉴于航空航天领域产品的使用条件和特殊的使用需求，其所使用的漆料和涂层也必须具备足够牢固性和持久耐用性。例如，在飞机飞行至巡航高度时，飞机外表面的蒙皮漆和涂层则需要耐得住极端温度，并需要保证机身耐腐蚀和耐强紫外线照射。

再者，被涂覆部件通常也是在强应力环境下工作。例如，航空发动机的表面涂层的使用温度从发动机前端的远低于0℃（32°F）到高低压压气机的500℃（932°F），甚至到高达800℃，而且发动机还会产生的强烈震动。事实上，发动机这种复杂构件内部选择涂层时还受到很多方面的限制，甚至要求某些涂层的耐腐蚀寿命必须长达20年之久。

涂层需与机身贴合

位于德国汉堡航空涂料公司美凯威奇公司（ Mankiewicz）认为，除了承受极端温度变化和抗紫外线，涂层还需要具备与机身收缩舒张能力相匹配的柔韧性以及持续保持飞机自身的色泽度和色彩的能力，如美凯威奇的ALEXIT面漆、底漆和清漆就具有足够的灵活性。该公司认为， “尽管大多数外部底漆确实具有柔韧性，但有一个主要的弱点是，其与新型复合材料（能够轻易承受的极端运动和振动）相比，底漆的柔韧度非常有限。”因此美凯威奇公司开发了全新的底漆ALEXIT FlexPrimer 49323，以满足当前最新航空复合材料所提出的要求。

飞机上使用的涂层通常都需具备耐腐蚀性、稳定性和耐久性的特点，如耐航空燃油、液压滑油等其他与飞机长期接触的物质的腐蚀，而且可以使用很長时间。由于航空业是相对保守的行业，安全是其行业发展的底线，所以在新产品仍有一些性能不确定性时，用户是不可能用高昂风险的代价去换取部分性能优势的。这也是该领域新技术变革步伐较缓的原因所在。在涂层方面也不例外，航空公司要求在使用新型涂层前，必须进行充分的论证。

位于美国克利夫兰的宣伟涂层公司（ Sherwin-Williams）也称“新涂料的合格取证过程经常需要持续数年之久”。宣伟公司成立于1866年，是美国最大的涂层业专营公司，产品几乎涉及所有涂层种类。该公司拥有当前航空公司所需的所有涂层及其技术支持，为民用航空、通用航空、军用航空等市场领域服务超过80年。该公司的油漆和涂层大多数应用于飞机外机身。

机身涂层性能要求

宣伟公司表示，一款航空新涂料在进行标准化生产前，需要经过长达5年左右的实验验证过程。而一旦通过论证并使用，外用涂料将会持续服役很多年，因为将其从现役飞机褪掉并重新再喷漆的费用非常高，且这一过程可能需要数周的时间，对飞机的正常运营影响很大。

在公务航空领域，该论证规则同样适用，公务机拥有者也希望他们的飞机褪喷漆时间短、费用低。但当商用飞机被改装成公务机时，就需要完成这种全面的褪喷漆操作，使飞机焕然一新。

对于铝材质的飞机机身，一旦被腐蚀，其维修费用将非常昂贵，而且可能会影响到飞机的安全性，因此涂层的耐腐蚀性对铝材飞机至关重要，而且涂层还需要对机体结构件的全寿命过程进行防护。因为许多结构件在组装完毕后其大部分区域的可达性较差，这就意味着涂层需要为这部分部件提供长达30年的防护。对此，美凯威奇公司在开发防腐涂层时就有所考虑，其防腐涂层是水基环保型。

商用飞机一般每运营5～7年会重新喷涂外机身一次。除此之外，运营商之间的并购或者其他商业改动后，也会要求飞机完成重新喷漆。总之，运营商对于飞机外观的要求和防护同样重要，尤其是在当前航空公司市场竞争如此激烈的环境下，飞机的外观美感对乘客的选择以及航空公司的经济效益影响很大。因此需要涂料制造商在产品美感和防腐等性能之间找到平衡。例如，在中东地区和澳大利亚等地区运营的飞机，机身面漆往往褪色太快，无法在7年内保证其色彩与适航性，因此航空公司不得不提前重新喷漆，否则将会影响到其品牌声誉和安全性。

舱内涂层性能要求

飞机客舱内使用涂层的区域主要包括金属托盘、行李箱、侧壁、卫生间和厨房等表面。宣伟公司认为，飞机内部结构表面处理所使用的涂层更为微妙，其对光泽度要求较低，因为低的光泽度或者哑光表面更容易使人镇静，同时航空公司希望客舱能给乘客一种家一样的舒适感觉，所以涂层一般为中性色。相反，客舱内用涂料对某些性能，如抗污性、耐磨性以及阻燃性等性能的要求特别严格。

以阻燃性为例，这意味着涂层产品必须进行大量的热测试和烟雾测试，以确保涂层不易燃或助燃。基于此背景，舱内涂层的适航要求与其他客舱材料如座椅材料或安全带等毫无区别。FAA规定涂料必须满足严格的阻燃性要求，作为飞机结构件，油箱用涂料也必须满足最严苛的阻燃标准。

鉴于飞机制造商对涂层苛刻的要求，美凯威奇公司研发部门与波音、空客保持着紧密的联系，甚至部分新产品都是保密的。美凯威奇公司表示，其关于新型航空涂料的研发资源很多，包括从标准底漆和颜填料到面漆的一整套设计系统和方案，例如其半透明涂料能使塑料具有磨砂玻璃的质感效果，涂料产品体系包括各种柔软、舒适质感以及金属质感等漆面，且大部分都为环保型的水基涂料。

在售的客舱内饰涂料远不止米黄色或灰色，例如宣伟公司新出的一款舱内涂料就可显示出独特的珍珠白或云母白色泽，该款涂料可运用于商务舱以突出客舱尊贵性。此外，宣伟公司还提供仿麂皮纹路效果的涂层，具有类似皮革的质感，相比非常昂贵的真皮内饰，该涂料不失为一种经济而又不失品位感的选择。

涂装工艺也很重要

在航空维修或重新喷涂过程中，环保是非常重要的一个问题。首先，原涂层需要小心剥离，褪下的旧漆层必须妥善保管;其次，涂料施工过程中溶剂会直接排放到大气中，也必须加强管理。因此，涂料制造商都在竭尽全力开发高效环保的产品。

再者，涂料制造商还在关注加快涂料干燥固化的创新研究，因为它直接影响飞机的周转时间和运营。例如，美凯威奇公司研发的一种用于机身涂装的、被称为“疯狂喷涂”的涂层工艺技术，能使涂层产品具有更短的干燥时间和更长的耐久性。在该工艺工程中，使用量最少的涂料先用，用量最大的颜料最后用，而且允许同时喷涂多种具有色差的涂料。

另外，在确保涂层所需满足的性能前提下，使用涂料还需要关注其用量，以降低飞机重量。因为每千克的减重都能帮助航空公司降低成本且有利于环保，因此轻量型涂料的研发也同样重要。

PPG工业公司认为，涂层产品本身并不是减轻飞机涂层重量的唯一手段，涂层的施工工艺也很重要，需要涂层制造商与飞机制造商密切沟通，共同努力优化产品和应用技术。对此，PPG工业公司还为客户提供各类定制化培训，以及PPG航空涂料学院的完整课程。

宣伟公司也表示认同，认为“重量的确是飞机涂层研发中需要关注的大问题”。该公司认为，减轻飞机重量的方法只有一种，那就是减少飞机上涂层的体积。尽管这并不容易实现，而且有些颜色非常难以隐藏。例如，需要4～5个涂层完全遮盖黄色阴影的情况并不少见。但宣伟公司的墨粉系统有着优异的不透明度，可以实现全彩色隐藏和较低的成膜效果，而且该系统不需要3层涂料才可获得颜色，而是使用1～2种涂层即可，不仅可以减轻飞机重量，而且节省了大量的喷漆时间，可使喷漆成本更低，周转更快。

（杨文锋、李绍龙，编译自AW&ST）