空军的大部分F-16机队都漆成灰色。除了伪装效果外,顶漆和底漆还可以防止昂贵的金属飞机因潮湿而腐蚀。就像房子需要不时重新粉刷一样,战斗机也需要。
有时,维护人员可以在飞机表面打磨平整后再涂上新漆。但与不飞行的房屋和其他物体不同,飞机的重量很重要,如果漆层太厚太重,在新漆上之前就需要去除。去除这些旧漆一直是一个耗时且每架飞机产生约一吨有害废物的过程——这些碎片包括会导致癌症的六价铬。新的方法呢?自主机器人使用激光“烧掉”飞机表面上的油漆。
为了用传统方式剥离 F-16 的油漆,空军一直在使用软管喷射塑料颗粒。该系统称为塑料介质喷砂(PMB),类似于喷砂。这些颗粒对飞机的冲击会机械地将油漆从表面剥离。由于它们实际上是在捶打飞机,因此每架 F-16 有三次喷砂限制,以免其金属表面过度疲劳。
这个过程很脏。“在喷砂舱里,你可以想象它非常尘土飞扬,非常糟糕,”犹他州希尔空军基地的高级工程师 Rik Crowther 说。他指出,拿着这些沉重软管的人穿着白色的防护服,看起来像消防员,但他们喷射的不是水,而是塑料。空军可以在捕获一些塑料颗粒后重复使用它们,这得益于回收系统,而有些颗粒在喷砂过程中会被粉碎,与油漆和底漆混合。
“每次我们喷砂一架 F-16,我们都会产生 2000 磅的粉尘,”Crowther 说。“这全部 2000 磅都是有害废物。”大部分粉尘来自塑料碎片,但它已与飞机表面脱落的材料混合,这些材料包括六价铬以及致癌物镉。
新的方法更好:它不仅更快,而且产生的有害废物只有 10 到 12 磅的灰烬,而不是一吨。
这得益于两台机器人,它们使用 6 千瓦的连续波激光来剥离油漆。Crowther 指出,他们限制了该区域的进入,以防止有人在不应进入时进入。“激光和机器人运行时,任何人都不可能在房间里走动,”他说。
激光机器人开始该过程时,已经对战斗机的外观有一个粗略、块状的认知。然后,每台机器人各占战斗机的一侧,每台机器人使用板载激光雷达传感器——与自动驾驶汽车用于感知周围世界的传感器相同——仔细绘制飞机的三维地形。这些详细信息使机器人能够更近距离地工作。每个机器人将在其一侧的约五到六个不同位置工作。“在每个位置,它们会停止,然后对该机器人能够到达的区域进行更高保真度的扫描,”Crowther 说。然后,它就有了确定如何剥离油漆所需的信息。
该系统将每个区域分析成小方块,可以确定是否用激光照射该部分,还可以调整照射表面的功率。“这非常精确,我们可以不碰底漆,”Crowther 说。
激光将能量照射到涂层上,然后将其燃烧。“你会看到一道明亮的闪光,”他说——那是油漆脱离表面燃烧。“强大的真空将其吸走。“我们实际上是在将火焰从飞机表面吸走,”他指出。这就是产生 10 到 12 磅灰烬的原因。
另一个好处是,与塑料颗粒喷砂不同,激光不会使飞机疲劳,因此没有限制它们可以剥离飞机油漆的次数。空军自 2017 年以来一直在使用这种新方法,并已“烧掉”了 20 架生产型 F-16。他们希望将其扩展到每年能够处理约 40 到 50 架。除了他们已经在激光处理的“毒蛇”外,他们列表中的下一批飞机是 A-10、F-22 和 F-35。(与此同时,加压塑料系统也不会消失。)
并非所有空军飞机都是灰色的,希尔空军基地的激光器实际上很难处理带有光泽白色油漆的飞机:这意味着这种方法不适合剥离构成空军飞行表演队的、光滑的 F-16 的油漆——那些是红色、白色和蓝色的。雷鸟。“我们正在研究其他激光器,它们对白色没有问题,”Crowther 补充道,“但这些激光器不行。”