航空裝備無損檢測技術(shù)現(xiàn)狀分析及未來趨勢探討

張斌

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步，無損檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，尤其是航空裝備方面，可以保證裝備的可靠安全運行，滿足適航性的要求，創(chuàng)設(shè)良好的經(jīng)濟效益。當(dāng)前航空工業(yè)對無損檢測的要求越來越高，需要提倡新的無損檢測思路及其理念，這對無損檢測技術(shù)在航空裝備中的研究與應(yīng)用提供了有利條件，有利于實現(xiàn)基于信息化、圖像化、數(shù)字化的綠色無損檢測技術(shù)的發(fā)展。本文就對航空裝備無損檢測技術(shù)現(xiàn)狀及未來趨勢進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：航空裝備；無損檢測技術(shù)；現(xiàn)狀；未來趨勢

中圖分類號：V267 文獻標(biāo)識碼：A

在科學(xué)技術(shù)日新月異的背景下，無損檢測技術(shù)獲得了良好的發(fā)展，其發(fā)展水平成為國家裝備制造工業(yè)水平的重要衡量標(biāo)志。航空制造技術(shù)作為我國今后發(fā)展的重點產(chǎn)業(yè)，其可靠性和安全性更為重要，將無損檢測技術(shù)應(yīng)用在航空裝備的生產(chǎn)和制造等過程中，可以預(yù)測裝備裂紋的發(fā)展規(guī)律，在一定程度上延長航空裝備的使用壽命，便于損傷容限理論的有效實施。

一、航空裝備無損檢測技術(shù)概述

（一）特點。航空裝備在無損檢測過程中還面臨著一些問題，具體表現(xiàn)為如下幾點：①預(yù)先研究領(lǐng)先飛行飛機的可能缺陷檢測方法和部分特殊的區(qū)域或部位，由于相關(guān)資料的缺乏，該項工作開展時往往需要結(jié)合現(xiàn)有的檢測經(jīng)驗進行預(yù)先研究，這就導(dǎo)致風(fēng)險較大。②復(fù)雜的對象和結(jié)構(gòu)，新機或老舊飛機在檢測時，多半都是具有較差的可達性，尤其是渦輪盤、壓氣機盤和葉片等，給無損檢測工作造成了極大的難度；同時自動設(shè)備在大多數(shù)情況下都難以發(fā)揮出應(yīng)有的作用。③較廣的材料范圍，涉及復(fù)合材料、高強度鋼、鈦合金和鋁合金等，而不同的材料具有不同的檢測方法。以復(fù)合材料為例，其故障現(xiàn)象相對特殊，如纖維斷裂、基體開裂和分層等，并且因聲各向異性且聲波衰減系數(shù)特別大，這些都在很大程度上增加了常規(guī)超聲波檢測的難度。

（二）現(xiàn)狀分析。航空領(lǐng)域是我國進行無損檢測技術(shù)最為活躍的部門，航空裝備無損檢測工作過程中需要尋找恰當(dāng)有效的方法，而不能盲目走尖、精、高之路，如民用航空的目視中使用的無損檢測工作量至少達70%。由于航空裝備對可靠性和安全性的要求較高，因此航空部門最先應(yīng)用紅外成像、脈沖渦流、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等最新的檢測技術(shù)，但是實際檢測中的部分特殊需求并不是為了應(yīng)用新技術(shù)而對其加以使用。目前我國航空領(lǐng)域無損檢測技術(shù)處于先進水平，能夠自行攻克相對復(fù)雜的技術(shù)難題，如摩擦焊作為一種新的技術(shù)，將其應(yīng)用于航空制造時，由于母材與冶金組織較為接近，多是采用超聲波或X射線等檢測方法，這樣往往難以解決摩擦焊的檢測問題。而以常規(guī)TOFD技術(shù)為基礎(chǔ)，借助P-掃和L-TOFD等技術(shù)對攪拌摩擦焊的焊接質(zhì)量進行綜合檢測，可以有效代替以往的X射線檢測法，保證航空裝備的質(zhì)量。當(dāng)前有學(xué)者深入研究激光錯位散斑干涉技術(shù)，在制作C夾層雷達罩蜂窩結(jié)構(gòu)時，采用常規(guī)的超聲波C掃描技術(shù)無法發(fā)現(xiàn)弱脫粘缺陷，而利用真空加載激光散斑干系統(tǒng)，可以現(xiàn)場檢測緊貼型的弱脫粘缺陷，如上側(cè)蜂窩與中蒙皮、蜂窩和上蒙皮之間的脫粘，確保工程的應(yīng)用水平。例如：耿榮生等跟蹤檢測全機疲勞試驗中2類三代機的損傷發(fā)展情況，并建立基于聲發(fā)射技術(shù)的綜合裂紋監(jiān)控技術(shù)，最終發(fā)現(xiàn)2類機型的壽命都有大幅度提高。該課題組研究出相對完整的聲發(fā)射信息預(yù)報和處理方法，統(tǒng)計聲發(fā)射信號的平均特性之后，采用基于能量、幅度、空間和實踐的濾波技術(shù)，運用多參數(shù)的綜合識別技術(shù)，繼而獲得疲勞裂紋擴展與萌生的聲發(fā)射特征等。如2004年～2008年某型號飛機的監(jiān)測，在試驗時采用全程檢測和監(jiān)測的方式，基本沒有誤報現(xiàn)象的出現(xiàn)，成功發(fā)現(xiàn)和預(yù)報38條關(guān)鍵裂紋，并發(fā)現(xiàn)了100多條的一般裂紋，使該機群的飛行壽命增加量達到50%。

二、航空裝備無損檢測技術(shù)的未來趨勢

（一）綠色NDT的發(fā)展。綠色制造是采用節(jié)能減排技術(shù)來生產(chǎn)與制造機械設(shè)備，符合環(huán)境友好型的要求，這也是機械制造業(yè)的重要發(fā)展趨勢，未來的無損檢測設(shè)備也應(yīng)是綠色設(shè)備。部分會污染環(huán)境或傳統(tǒng)落后的檢測方法逐步被新的檢測媒介所取代，如漏磁檢測技術(shù)的發(fā)展，磁粉探傷的方法已經(jīng)不再滿足時代的發(fā)展，逐漸被社會所淘汰。又如：在超聲檢測技術(shù)快速發(fā)展的背景下，TOFD技術(shù)在焊縫檢測中的作用日益突出，用超聲TOFD來取代射線檢測，這與綠色檢測理念相符合，成為未來的發(fā)展方向。

（二）結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測主要是采取相關(guān)的措施來監(jiān)測和評價結(jié)構(gòu)健康狀況，在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞裂紋或早期損失時，利用該技術(shù)可以修復(fù)結(jié)構(gòu)，以免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可修復(fù)的破壞。在航空裝備檢測中運用健康監(jiān)測的方式，可以延長裝備的使用壽命，提高裝備的穩(wěn)定性，但是單一的方法具有一定的局限性，因此可以聯(lián)合使用多種方法，繼而達到理想的檢測效果。值得注意的是，目前大部分都是損傷檢測，只能連續(xù)檢測預(yù)設(shè)的傳感器，尚未實現(xiàn)真正意義上的健康監(jiān)測。

（三）激光散斑干涉和紅外等技術(shù)的發(fā)展。復(fù)合材料在新型飛機中的應(yīng)用，尤其是商用大飛機和四、五代戰(zhàn)機等方面的運用極為廣泛，小型化的激光散斑干涉檢測儀和紅外熱成像等可以對復(fù)合材料脫粘和分層等缺陷進行大面積與快速地檢測。可以說，這些先進的科學(xué)技術(shù)和儀器設(shè)備今后在外場也會具有很好的應(yīng)用范圍。無損檢測技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，其在保證航空裝備的可靠和安全運行方面發(fā)揮著重要的技術(shù)支撐，信息化、圖像化和數(shù)字化的綠色無損檢測將會成為未來檢測技術(shù)的重要發(fā)展方向。

參考文獻

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