航空装备无损检测技术现状分析及未来趋势探讨

张斌

摘 要：随着科学技术的发展与进步，无损检测技术被广泛应用在各个领域中，尤其是航空装备方面，可以保证装备的可靠安全运行，满足适航性的要求，创设良好的经济效益。当前航空工业对无损检测的要求越来越高，需要提倡新的无损检测思路及其理念，这对无损检测技术在航空装备中的研究与应用提供了有利条件，有利于实现基于信息化、图像化、数字化的绿色无损检测技术的发展。本文就对航空装备无损检测技术现状及未来趋势进行分析和探讨。

关键词：航空装备；无损检测技术；现状；未来趋势

中图分类号：V267 文献标识码：A

在科学技术日新月异的背景下，无损检测技术获得了良好的发展，其发展水平成为国家装备制造工业水平的重要衡量标志。航空制造技术作为我国今后发展的重点产业，其可靠性和安全性更为重要，将无损检测技术应用在航空装备的生产和制造等过程中，可以预测装备裂纹的发展规律，在一定程度上延长航空装备的使用寿命，便于损伤容限理论的有效实施。

一、航空装备无损检测技术概述

（一）特点。航空装备在无损检测过程中还面临着一些问题，具体表现为如下几点：①预先研究领先飞行飞机的可能缺陷检测方法和部分特殊的区域或部位，由于相关资料的缺乏，该项工作开展时往往需要结合现有的检测经验进行预先研究，这就导致风险较大。②复杂的对象和结构，新机或老旧飞机在检测时，多半都是具有较差的可达性，尤其是涡轮盘、压气机盘和叶片等，给无损检测工作造成了极大的难度；同时自动设备在大多数情况下都难以发挥出应有的作用。③较广的材料范围，涉及复合材料、高强度钢、钛合金和铝合金等，而不同的材料具有不同的检测方法。以复合材料为例，其故障现象相对特殊，如纤维断裂、基体开裂和分层等，并且因声各向异性且声波衰减系数特别大，这些都在很大程度上增加了常规超声波检测的难度。

（二）现状分析。航空领域是我国进行无损检测技术最为活跃的部门，航空装备无损检测工作过程中需要寻找恰当有效的方法，而不能盲目走尖、精、高之路，如民用航空的目视中使用的无损检测工作量至少达70%。由于航空装备对可靠性和安全性的要求较高，因此航空部门最先应用红外成像、脉冲涡流、结构健康监测等最新的检测技术，但是实际检测中的部分特殊需求并不是为了应用新技术而对其加以使用。目前我国航空领域无损检测技术处于先进水平，能够自行攻克相对复杂的技术难题，如摩擦焊作为一种新的技术，将其应用于航空制造时，由于母材与冶金组织较为接近，多是采用超声波或X射线等检测方法，这样往往难以解决摩擦焊的检测问题。而以常规TOFD技术为基础，借助P-扫和L-TOFD等技术对搅拌摩擦焊的焊接质量进行综合检测，可以有效代替以往的X射线检测法，保证航空装备的质量。当前有学者深入研究激光错位散斑干涉技术，在制作C夹层雷达罩蜂窝结构时，采用常规的超声波C扫描技术无法发现弱脱粘缺陷，而利用真空加载激光散斑干系统，可以现场检测紧贴型的弱脱粘缺陷，如上侧蜂窝与中蒙皮、蜂窝和上蒙皮之间的脱粘，确保工程的应用水平。例如：耿荣生等跟踪检测全机疲劳试验中2类三代机的损伤发展情况，并建立基于声发射技术的综合裂纹监控技术，最终发现2类机型的寿命都有大幅度提高。该课题组研究出相对完整的声发射信息预报和处理方法，统计声发射信号的平均特性之后，采用基于能量、幅度、空间和实践的滤波技术，运用多参数的综合识别技术，继而获得疲劳裂纹扩展与萌生的声发射特征等。如2004年～2008年某型号飞机的监测，在试验时采用全程检测和监测的方式，基本没有误报现象的出现，成功发现和预报38条关键裂纹，并发现了100多条的一般裂纹，使该机群的飞行寿命增加量达到50%。

二、航空装备无损检测技术的未来趋势

（一）绿色NDT的发展。绿色制造是采用节能减排技术来生产与制造机械设备，符合环境友好型的要求，这也是机械制造业的重要发展趋势，未来的无损检测设备也应是绿色设备。部分会污染环境或传統落后的检测方法逐步被新的检测媒介所取代，如漏磁检测技术的发展，磁粉探伤的方法已经不再满足时代的发展，逐渐被社会所淘汰。又如：在超声检测技术快速发展的背景下，TOFD技术在焊缝检测中的作用日益突出，用超声TOFD来取代射线检测，这与绿色检测理念相符合，成为未来的发展方向。

（二）结构健康监测技术的发展。结构健康监测主要是采取相关的措施来监测和评价结构健康状况，在结构出现疲劳裂纹或早期损失时，利用该技术可以修复结构，以免结构出现不可修复的破坏。在航空装备检测中运用健康监测的方式，可以延长装备的使用寿命，提高装备的稳定性，但是单一的方法具有一定的局限性，因此可以联合使用多种方法，继而达到理想的检测效果。值得注意的是，目前大部分都是损伤检测，只能连续检测预设的传感器，尚未实现真正意义上的健康监测。

（三）激光散斑干涉和红外等技术的发展。复合材料在新型飞机中的应用，尤其是商用大飞机和四、五代战机等方面的运用极为广泛，小型化的激光散斑干涉检测仪和红外热成像等可以对复合材料脱粘和分层等缺陷进行大面积与快速地检测。可以说，这些先进的科学技术和仪器设备今后在外场也会具有很好的应用范围。无损检测技术作为一种新型的技术，其在保证航空装备的可靠和安全运行方面发挥着重要的技术支撑，信息化、图像化和数字化的绿色无损检测将会成为未来检测技术的重要发展方向。

参考文献

[1]耿荣生，景鹏.航空装备无损检测技术现状及发展趋势[J].航空制造技术，2012（Z1）：55-59.

[2]张咏军，张咏红，王航宇.无损检测新技术在航空工业中的应用[J].无损检测，2011（3）：43-46.