航空裝備無損檢測技術現狀分析及未來趨勢探討

張斌

摘 要：隨著科學技術的發展與進步，無損檢測技術被廣泛應用在各個領域中，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，創設良好的經濟效益。當前航空工業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，這對無損檢測技術在航空裝備中的研究與應用提供了有利條件，有利于實現基于信息化、圖像化、數字化的綠色無損檢測技術的發展。本文就對航空裝備無損檢測技術現狀及未來趨勢進行分析和探討。

關鍵詞：航空裝備；無損檢測技術；現狀；未來趨勢

中圖分類號：V267 文獻標識碼：A

在科學技術日新月異的背景下，無損檢測技術獲得了良好的發展，其發展水平成為國家裝備制造工業水平的重要衡量標志。航空制造技術作為我國今后發展的重點產業，其可靠性和安全性更為重要，將無損檢測技術應用在航空裝備的生產和制造等過程中，可以預測裝備裂紋的發展規律，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，具體表現為如下幾點：①預先研究領先飛行飛機的可能缺陷檢測方法和部分特殊的區域或部位，由于相關資料的缺乏，該項工作開展時往往需要結合現有的檢測經驗進行預先研究，這就導致風險較大。②復雜的對象和結構，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；同時自動設備在大多數情況下都難以發揮出應有的作用。③較廣的材料范圍，涉及復合材料、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。以復合材料為例，其故障現象相對特殊，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特別大，這些都在很大程度上增加了常規超聲波檢測的難度。

（二）現狀分析。航空領域是我國進行無損檢測技術最為活躍的部門，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用紅外成像、脈沖渦流、結構健康監測等最新的檢測技術，但是實際檢測中的部分特殊需求并不是為了應用新技術而對其加以使用。目前我國航空領域無損檢測技術處于先進水平，能夠自行攻克相對復雜的技術難題，如摩擦焊作為一種新的技術，將其應用于航空制造時，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TOFD技術為基礎，借助P-掃和L-TOFD等技術對攪拌摩擦焊的焊接質量進行綜合檢測，可以有效代替以往的X射線檢測法，保證航空裝備的質量。當前有學者深入研究激光錯位散斑干涉技術，在制作C夾層雷達罩蜂窩結構時，采用常規的超聲波C掃描技術無法發現弱脫粘缺陷，而利用真空加載激光散斑干系統，可以現場檢測緊貼型的弱脫粘缺陷，如上側蜂窩與中蒙皮、蜂窩和上蒙皮之間的脫粘，確保工程的應用水平。例如：耿榮生等跟蹤檢測全機疲勞試驗中2類三代機的損傷發展情況，并建立基于聲發射技術的綜合裂紋監控技術，最終發現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射信息預報和處理方法，統計聲發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，運用多參數的綜合識別技術，繼而獲得疲勞裂紋擴展與萌生的聲發射特征等。如2004年～2008年某型號飛機的監測，在試驗時采用全程檢測和監測的方式，基本沒有誤報現象的出現，成功發現和預報38條關鍵裂紋，并發現了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的未來趨勢

（一）綠色NDT的發展。綠色制造是采用節能減排技術來生產與制造機械設備，符合環境友好型的要求，這也是機械制造業的重要發展趨勢，未來的無損檢測設備也應是綠色設備。部分會污染環境或傳統落后的檢測方法逐步被新的檢測媒介所取代，如漏磁檢測技術的發展，磁粉探傷的方法已經不再滿足時代的發展，逐漸被社會所淘汰。又如：在超聲檢測技術快速發展的背景下，TOFD技術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，成為未來的發展方向。

（二）結構健康監測技術的發展。結構健康監測主要是采取相關的措施來監測和評價結構健康狀況，在結構出現疲勞裂紋或早期損失時，利用該技術可以修復結構，以免結構出現不可修復的破壞。在航空裝備檢測中運用健康監測的方式，可以延長裝備的使用壽命，提高裝備的穩定性，但是單一的方法具有一定的局限性，因此可以聯合使用多種方法，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，只能連續檢測預設的傳感器，尚未實現真正意義上的健康監測。

（三）激光散斑干涉和紅外等技術的發展。復合材料在新型飛機中的應用，尤其是商用大飛機和四、五代戰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，這些先進的科學技術和儀器設備今后在外場也會具有很好的應用范圍。無損檢測技術作為一種新型的技術，其在保證航空裝備的可靠和安全運行方面發揮著重要的技術支撐，信息化、圖像化和數字化的綠色無損檢測將會成為未來檢測技術的重要發展方向。

參考文獻

[1]耿榮生，景鵬.航空裝備無損檢測技術現狀及發展趨勢[J].航空制造技術，2012（Z1）：55-59.

[2]張詠軍，張詠紅，王航宇.無損檢測新技術在航空工業中的應用[J].無損檢測，2011（3）：43-46.