飛機蒙皮

蒙皮是覆蓋在骨架外的受力構件。蒙皮的直接功用是形成流線型的機翼外表面。為了使機翼的阻力盡量小，蒙皮應力求光滑，減小它在飛行中的凹凸變形。從受力看，氣動載荷直接作用在蒙皮上，因此蒙皮受有垂直於其表面的局部氣動載荷。此外蒙皮還參與機翼的總體受力——它和翼梁或翼牆組合在一起，形成封閉的盒式薄壁結構承受機翼的扭矩；當蒙皮較厚時，它與長析、翼梁緣條在一起組成壁板，承受機翼彎矩引起的剪切力。

早期低速飛機的蒙皮是布質的，即用紡織品包裹在木質或金屬框架上，並在此基礎上塗覆一層不透水、不透氣的薄膜以滿足飛行的需要。隨著飛機飛行速度、飛行高度及自身重量的增加，金屬蒙皮完全取代了布質蒙皮。目前，常規飛機的蒙皮材料主要採用高強鋁、鎂合金，某些高性能飛機採用鈦合金或複合材料。

現代飛機的蒙皮廣泛使用硬鋁、超硬鋁，有些飛行馬赫數約為2.5的高超聲速飛機使用鈦合金；有些飛行馬赫數約為3的飛機使用不鏽鋼蒙皮。夾層蒙皮由上、下兩塊面板和中間芯材組成，芯材有蜂窩夾芯、泡沫塑料、波紋板等。複合材料蒙皮(或壁板)由於其特殊的優異性能，被廣泛地用於第四代戰鬥機和近些年來設計的飛機的翼面結構上。

蒙皮與長析、翼梁緣條連接在一起，組合成壁板(也稱加筋板)。翼肋和梁、牆一起向壁板提供橫向支持。壁板有鉚接組合式壁板和整體壁板兩種典型形式。

蒙皮與長桁、翼梁緣條通過鉚接連接在一起，組合成壁板。蒙皮與長桁連接在一起組合成壁板的典型形式如圖所示。

整體壁板是將長桁、緣條和蒙皮作為一個整體而形成的板狀。這是一種重最輕，強度高的構件。蒙皮和加強筋由整塊材料加工而成。對承受大載荷的長度大的整體壁板最普遍採用擠壓成形或機械加工的整體構件，此外也可用化學銑切、精密鑄造等方法製作。

當飛機飛行速度進一步提高時，機翼上載荷增大，機翼厚度更趨變薄，此時宜採用整體壁板結構，不宜採用鉚接組合式壁板結構。研究表明：若加厚蒙皮則增重多，而增多長桁將增加工藝困難。且因鉚接導致的表面質量問題會使阻力增大。因此出現了整體壁板，它在現代高速薄翼飛機，特別是機翼結構整體油箱區，得到廣泛應用。整體壁板與鉚接組合式壁板相比有如下優點：“結構上便於按等強度合理分佈材料，通過加工使壁板沿展向取得最佳的變厚度分佈。結構的總體和局部剛度好，蒙皮不易失穩，改善了氣動特性。同時由於減少了鉚釘數量，機翼表面更加光滑，提高了氣動外形準確度：減少了裝配工作量，減小了釘孔的應力集中以及它對壁板截面積的削弱。這樣既減輕了緊固件的重量，又可改善疲勞性能，並減少了密封材料的用最，對整體油箱設計提供了有利因素。採用整體壁板一般可使機翼壁板的重量降低10%~15%。其缺點是裝配中可能會引起由拉伸或其他一些原因產生的殘餘應力，易引起應力腐蝕”。

對於以金屬作為蒙皮材料的飛機而言，腐蝕損傷是飛機最嚴重的損傷形式之一，它嚴重威脅飛行安全。金屬表面可以採用金屬塗鍍層、表面處理以及陰極保護等專業技術進行腐蝕防護，但都較為繁瑣。為飛機蒙皮材料提供塗料保護層是一種簡單而行之有效的方法。

針對飛機防護的特殊要求，所提供塗層必須具有全面的防腐能力，較強的耐化學介質，耐水滲透能力，足夠的耐磨性，柔韌性，耐候性，且附著力強，流平性好，色澤豐滿美觀等。然而，僅依靠一種塗料或單一塗層是難以滿足該要求的，所以需要多種塗料，分層配合，組成有效的飛機蒙皮塗層系統。

目前，常規的飛機蒙皮塗層系統主要包括：蒙皮基材預處理層、底漆層、面漆層。基材表面預處理的功能主要是提高基材的防腐蝕能力以及基材與底漆層之間的結合力，表面處理的好壞將直接影響塗層的施工質量和使用性能。

常用蒙皮材料預處理層的製備方法主要有：陽極氧化法、化學氧化法、磷化底漆法、聚合物防腐蝕膜法、溶膠-凝膠法等。基材預處理完成之後需要進行底漆層的塗覆，底漆層以合適的基體樹脂作為基礎，通過顏填料的填充加大塗層的緻密性來減緩腐蝕性介質的滲透，依靠功能顏料的物理和化學作用阻止基體材料的腐蝕。