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航空復合材料無(wú)損檢測技術(shù)及其進(jìn)展
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時(shí)間：2013-03-09
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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綜上所述，雖然用于航空復合材料的無(wú)損檢測技術(shù)有多種，但每種技術(shù)都有其特定的應用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，單一方法難以實(shí)現對所有類(lèi)型缺陷的檢測，通常需要多種方法相結合。
航空復合材料無(wú)損檢測技術(shù)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(kāi)始大力發(fā)展和研究各種成像技術(shù)、信號處理技術(shù)以及分析計算缺陷的新方法。以超聲檢測技術(shù)為例，英國超聲波科學(xué)有限公司（USL）為英國宇航系統公司提供的17 軸全自動(dòng)超聲C 掃描檢測系統能夠在0.5m/s 的掃描線(xiàn)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(dòng)化檢測技術(shù)，對典型RTM 復合材料結構沖擊損傷進(jìn)行了檢測，通過(guò)直觀(guān)的圖像方式，再現了被檢測復合材料結構內部缺陷的詳細分布和整個(gè)結構的內部質(zhì)量情況，進(jìn)而得到缺陷的量化分布情況，能夠進(jìn)行缺陷量化評估。
2 設備的自動(dòng)化水平進(jìn)一步提高
自動(dòng)化檢測技術(shù)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(shù)熟練程度的要求，還能實(shí)現復雜并且全面的檢測，迅速處理檢測數據，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(dòng)化超聲掃描系統，麥克唐納飛機公司的AUSS 檢測系統，可以在掃描某個(gè)零件的同時(shí)繪制前一個(gè)零件的數據圖，而操作者還可以在視頻終端評估數據的某些細節，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(shí)已從手工檢測的72 小時(shí)縮短到不超過(guò)2小時(shí)。歐洲Airbus 公司已將128通道的超聲自動(dòng)掃描技術(shù)用于大型復合材料壁板的快速無(wú)損檢測，從而顯著(zhù)提高檢測效率。USL 公司的全自動(dòng)超聲C 掃描檢測系統配備了高速、復雜曲面跟蹤系統，具有高自動(dòng)化、高強度、高機械精度等特點(diǎn)，最高掃描速率高達1m/s，能夠實(shí)現對航空復合材料構件快速有效的檢測。UltraPAC 公司的超聲C 掃描成像系統裝備了由高性能數控電機驅動(dòng)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。
北京航空制造工程研究所成功開(kāi)發(fā)了不同系列的復合材料超聲自動(dòng)化掃描檢測系統，如用于平面類(lèi)復合材料結構的MUI-20E 超聲自動(dòng)化無(wú)損檢測系統，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(shí)現復合材料結構的A、B、C、T 自動(dòng)掃描檢測；用于非曲面類(lèi)復合材料結構的MUI-21 超聲自動(dòng)化無(wú)損檢測系統，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(shù)，能夠實(shí)現復合材料結構的B、C、T 自動(dòng)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(dòng)檢測設備等。
3多功能綜合檢測系統的發(fā)展
無(wú)論哪種無(wú)損檢測方法，都有其特點(diǎn)，同時(shí)也存在著(zhù)各自的不足，不管哪種方法都不是萬(wàn)能的。為了更準確、可靠地全面檢測與評價(jià)材料與產(chǎn)品的質(zhì)量與性能，除了不斷改進(jìn)常規無(wú)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的研究開(kāi)發(fā)。
Sonic Bondmaster 粘接質(zhì)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(lái)檢測脫粘、內芯變形以及材料構件內部深度超過(guò)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(lái)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(yǔ)
隨著(zhù)航空飛行器越來(lái)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(jìn)一步擴大。無(wú)損檢測將不再局限于制造過(guò)程和地面維修，還能夠提供實(shí)時(shí)的結構安全監測信息，同時(shí)，軟件可以利用數據綜合技術(shù)來(lái)處理從傳感器發(fā)來(lái)的信息，給出實(shí)時(shí)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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