航空復合材料無損檢測技術及其進展
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航空復合材料無損檢測技術發(fā)展展望
1 由定性檢測向定量檢測轉化
為了提高定量檢測的能力，美國、英國等發(fā)達國家開始大力發(fā)展和研究各種成像技術、信號處理技術以及分析計算缺陷的新方法。以超聲檢測技術為例，英國超聲波科學有限公司（USL）為英國宇航系統(tǒng)公司提供的17 軸全自動超聲C 掃描檢測系統(tǒng)能夠在0.5m/s 的掃描線速度下，檢測出復合材料約4mm×4mm 的制造缺陷，并且擁有最高可達2μm 的分辨率，最高可重復性亦可達5μm，能夠準確標注缺陷位置，提高了定量檢測缺陷的能力以及定量分析的精度。
國內的研究機構在定量檢測方面，也取得了一定成果。北京航空制造工程研究所利用超聲自動化檢測技術，對典型RTM 復合材料結構沖擊損傷進行了檢測，通過直觀的圖像方式，再現(xiàn)了被檢測復合材料結構內部缺陷的詳細分布和整個結構的內部質量情況，進而得到缺陷的量化分布情況，能夠進行缺陷量化評估。
2 設備的自動化水平進一步提高
自動化檢測技術比手工操作能夠提供更好的重復性和結果的一致性，可減少隨機誤差和人為誤差的概率，降低對檢測人員操作技術熟練程度的要求，還能實現(xiàn)復雜并且全面的檢測，迅速處理檢測數(shù)據(jù)，從而大大提高工作效率。
作為具有更高效率和適應性的自動化超聲掃描系統(tǒng)，麥克唐納飛機公司的AUSS 檢測系統(tǒng)，可以在掃描某個零件的同時繪制前一個零件的數(shù)據(jù)圖，而操作者還可以在視頻終端評估數(shù)據(jù)的某些細節(jié)，從而大大提高效率。檢測F-15 飛機水平尾翼扭矩盒的蒙皮- 蜂窩芯部位所需工時已從手工檢測的72 小時縮短到不超過2小時。歐洲Airbus 公司已將128通道的超聲自動掃描技術用于大型復合材料壁板的快速無損檢測，從而顯著提高檢測效率。USL 公司的全自動超聲C 掃描檢測系統(tǒng)配備了高速、復雜曲面跟蹤系統(tǒng)，具有高自動化、高強度、高機械精度等特點，最高掃描速率高達1m/s，能夠實現(xiàn)對航空復合材料構件快速有效的檢測。UltraPAC 公司的超聲C 掃描成像系統(tǒng)裝備了由高性能數(shù)控電機驅動的多軸、多自由度、高速（可達0.5m/s）、高精度（可達0.05mm 位置精度）的水槽掃描系統(tǒng)。
北京航空制造工程研究所成功開發(fā)了不同系列的復合材料超聲自動化掃描檢測系統(tǒng)，如用于平面類復合材料結構的MUI-20E 超聲自動化無損檢測系統(tǒng)，采用超聲反射法，一次最大掃描面積可達1500mm×1500mm，具有極佳的信噪比，可實現(xiàn)復合材料結構的A、B、C、T 自動掃描檢測；用于非曲面類復合材料結構的MUI-21 超聲自動化無損檢測系統(tǒng)，采用超聲穿透法和反射法，一次最大掃描面積可達4000mm×2500mm，具有很好的同步掃描技術，能夠實現(xiàn)復合材料結構的B、C、T 自動掃描檢測；此外，還有CUS-22 超聲自適應檢測設備、CUS-2F 復合材料纏繞超聲自動檢測設備等。
3多功能綜合檢測系統(tǒng)的發(fā)展
無論哪種無損檢測方法，都有其特點，同時也存在著各自的不足，不管哪種方法都不是萬能的。為了更準確、可靠地全面檢測與評價材料與產(chǎn)品的質量與性能，除了不斷改進常規(guī)無損檢測儀器與器材的性能外，還應該重視由多種方法組成的多功能綜合檢測系統(tǒng)的研究開發(fā)。
Sonic Bondmaster 粘接質量檢驗器綜合了聲阻法、諧振法、導波法以及聲- 超聲法，擴大了檢測范圍，使檢測性能大大提高。其中聲阻法主要用來檢測脫粘、內芯變形以及材料構件內部深度超過6.3mm 的缺陷，小機械阻抗探頭能夠檢測彎曲表面；諧振法一般用來檢測板- 板粘接、纖維編織和蜂窩結構材料中的分層和脫粘，并能夠確定缺陷的位置和深度；導波法用于掃描更深的脫粘，包括內芯變形以及石墨環(huán)氧材料的內部損傷；聲- 超聲法用于檢測蜂窩結構。
結束語
隨著航空飛行器越來越多地使用復合材料，更加豐富的檢測手段將被使用，檢測的能力和范圍也將進一步擴大。無損檢測將不再局限于制造過程和地面維修，還能夠提供實時的結構安全監(jiān)測信息，同時，軟件可以利用數(shù)據(jù)綜合技術來處理從傳感器發(fā)來的信息，給出實時的檢測報告，從而最大程度地保證復合材料結構的安全使用。
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