航空裝備無(wú)損檢測技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢v

　　雖然近一二十年來(lái)，特別是進(jìn)入21世紀后，傳統制造業(yè)正面臨IT 產(chǎn)業(yè)的巨大挑戰，但是，裝備制造水平，特別是大型裝備制造水平仍然是衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的最重要的標志。作為同裝備全壽命過(guò)程的安全、質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)的無(wú)損檢測技術(shù)，其發(fā)展水平又是衡量一個(gè)國家裝備制造工業(yè)水平的重要標志。經(jīng)濟發(fā)展的現代化必須是以可靠的現代化和安全的現代化為基礎，前者必須是以制造業(yè)為本，這是立國之本，也是實(shí)現一個(gè)社會(huì )可持續發(fā)展的重要保障，而后者的重要保障條件是事關(guān)國計民生的重大裝備的核心和關(guān)鍵制造技術(shù)能掌握在自己手中。在航空工業(yè)上，這一點(diǎn)尤其突出。航空制造技術(shù)已作為我國未來(lái)十大重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，其安全性和可靠性更加重要。雖然總體水平遠落后于美國和歐洲等發(fā)達國家，但商用大飛機項目的上馬以及珠海航空工業(yè)城的建立卻標志著(zhù)我國航空制造業(yè)突飛猛進(jìn)的時(shí)代即將來(lái)臨。與此相聯(lián)系，在未來(lái)較長(cháng)一段時(shí)間內，航空無(wú)損檢測技術(shù)也必然會(huì )有一個(gè)快速、穩定和持久的發(fā)展期。

　　延長(cháng)包括飛機在內的航空裝備的安全使用期是現代航空裝備的發(fā)展趨勢。無(wú)損檢測（NDT）或無(wú)損評價(jià)（NDE）技術(shù)在航空裝備的全壽命過(guò)程中起著(zhù)極其重要的作用，它對保證飛行安全、延長(cháng)飛機壽命都具有非常重要的意義。隨著(zhù)在航空技術(shù)中采用損傷容限理論替代過(guò)去的安全壽命設計理論，無(wú)損檢測技術(shù)在航空裝備中的應用觀(guān)點(diǎn)也發(fā)生了根本性的變化，這就是無(wú)損檢測技術(shù)應當對裝備的全壽命（從搖籃到墳墓）負責，它不但應當能（實(shí)現傳統意義下的）檢測出已經(jīng)存在的缺陷或裂紋，還應當能對裂紋發(fā)展規律進(jìn)行預測，以保證損傷容限理論的正確實(shí)施。

　　無(wú)損檢測技術(shù)是一項典型的具有低投入、高產(chǎn)出特點(diǎn)的工程應用技術(shù)。我們很難找到其他任何一個(gè)應用學(xué)科分支，其涵蓋的技術(shù)知識之淵博、覆蓋的基本研究領(lǐng)域之眾多、所涉及的應用領(lǐng)域之廣泛能與無(wú)損檢測相比。1982年10月，時(shí)任美國總統的里根在發(fā)給美國無(wú)損檢測學(xué)會(huì )（ASNT） 成立20周年的賀電中曾說(shuō)過(guò)，（無(wú)損檢測）能給飛機和空間飛行器、發(fā)電廠(chǎng)、船舶、汽車(chē)和建筑物等帶來(lái)更大程度的可靠性，沒(méi)有無(wú)損檢測（美國）就不可能享有目前在飛機、船舶和汽車(chē)等眾多領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的領(lǐng)先地位［3］。作為一門(mén)應用性極強的技術(shù)，只有與國家大型工程項目結合，解決國家大型和重點(diǎn)工程項目中急需解決的安全保障問(wèn)題，無(wú)損檢測技術(shù)才能有用武之地和廣闊的發(fā)展空間。

　　航空裝備的無(wú)損檢測涉及面很廣，它包括航空材料的檢測、航空結構件制造過(guò)程的檢測和在役設備（飛機）的檢測等，雖然都屬無(wú)損檢測，但其檢測重點(diǎn)和涵蓋的領(lǐng)域有著(zhù)很大差別。本文在論及航空裝備無(wú)損檢測技術(shù)的時(shí)候，重點(diǎn)將放在在役裝備的檢測（或外場(chǎng)檢測）上，這可能也是一個(gè)最富挑戰的研究和發(fā)展領(lǐng)域。

　　航空裝備無(wú)損檢測工作的主要特點(diǎn)

　　航空裝備的無(wú)損檢測面臨一些特殊的情況，主要有：（1）結構復雜，（除生產(chǎn)線(xiàn)外）大多情況下自動(dòng)設備不一定能發(fā)揮太多作用。（2）材料范圍廣，包括鋁合金、鈦合金、高強度鋼、復合材料等，而適合不同材料的檢測方法也會(huì )有所不同。例如復合材料，其故障現象特殊，最有威脅的缺陷是分層、基體開(kāi)裂和纖維斷裂，同時(shí)因聲各向異性且聲波衰減系數特別大，給常規超聲波檢測帶來(lái)了困難。鈦合金是非磁性材料，但屬于粗晶結構，超聲和渦流檢測都面臨一些新的問(wèn)題。（3）對象復雜。無(wú)論是老舊飛機還是新機，很多情況下檢測的可達性差，特別是葉片、壓氣機盤(pán)和渦輪盤(pán)等部位，這也給在役檢測工作帶來(lái)很大困難。（4）需要對領(lǐng)先飛行飛機的一些特殊部位、特殊區域和可能的缺陷檢測方法進(jìn)行預先研究。由于缺少相關(guān)資料，該項工作往往需要在現有檢測經(jīng)驗的基礎上進(jìn)行許多預先研究，因而風(fēng)險往往較大。

　　我國航空裝備無(wú)損檢測工作現狀

　　航空領(lǐng)域一直是我國開(kāi)展無(wú)損檢測理論和應用研究最普遍、最活躍的部門(mén)。航空裝備無(wú)損檢測工作應當遵循的原則是，尋找適合且有效的方法，而不是盲目走高、精、尖之路；要用“對”的，不盲目追求“貴”的！例如民用航空，目視（包括借助儀器的目視）可能占到其無(wú)損檢測工作量的70%以上，目視加常規可能占到90%以上。當然，由于航空裝備的特殊性和對高安全性、高可靠性的需求，最新、最先進(jìn)的檢測方法往往首先在航空部門(mén)得到應用（結構健康監測、脈沖渦流、激光和紅外成像等技術(shù)），但那是實(shí)際檢測中一些特殊部位或特殊場(chǎng)合提出的需求，而不是為了應用新技術(shù)而使用新技術(shù)。

圖1 由AE預報的飛機某墻關(guān)鍵裂紋

　　郭廣平等長(cháng)期以來(lái)對激光錯位散斑干涉技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究。對于C夾層雷達罩峰窩結構，制造過(guò)程中存在的弱脫粘缺陷用常規超聲波C掃描技術(shù)難以發(fā)現，他們研制的真空加載激光散斑干涉系統可在現場(chǎng)對緊貼型弱脫粘缺陷實(shí)施檢測，該技術(shù)可用于雷達罩上蒙皮與峰窩之間的脫粘、中蒙皮與上側峰窩之間的脫粘檢測，其檢測能力達到工應用水平。