航空裝備無損檢測技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢v

　　雖然近一二十年來，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，傳統(tǒng)制造業(yè)正面臨IT 產(chǎn)業(yè)的巨大挑戰(zhàn)，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國家工業(yè)水平的最重要的標(biāo)志。作為同裝備全壽命過程的安全、質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)的無損檢測技術(shù)，其發(fā)展水平又是衡量一個國家裝備制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志。經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)代化必須是以可靠的現(xiàn)代化和安全的現(xiàn)代化為基礎(chǔ)，前者必須是以制造業(yè)為本，這是立國之本，也是實現(xiàn)一個社會可持續(xù)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，這一點尤其突出。航空制造技術(shù)已作為我國未來十大重點發(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(yuǎn)落后于美國和歐洲等發(fā)達(dá)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(biāo)志著我國航空制造業(yè)突飛猛進(jìn)的時代即將來臨。與此相聯(lián)系，在未來較長一段時間內(nèi)，航空無損檢測技術(shù)也必然會有一個快速、穩(wěn)定和持久的發(fā)展期。

　　延長包括飛機在內(nèi)的航空裝備的安全使用期是現(xiàn)代航空裝備的發(fā)展趨勢。無損檢測（NDT）或無損評價（NDE）技術(shù)在航空裝備的全壽命過程中起著極其重要的作用，它對保證飛行安全、延長飛機壽命都具有非常重要的意義。隨著在航空技術(shù)中采用損傷容限理論替代過去的安全壽命設(shè)計理論，無損檢測技術(shù)在航空裝備中的應(yīng)用觀點也發(fā)生了根本性的變化，這就是無損檢測技術(shù)應(yīng)當(dāng)對裝備的全壽命（從搖籃到墳?zāi)梗┴?fù)責(zé)，它不但應(yīng)當(dāng)能（實現(xiàn)傳統(tǒng)意義下的）檢測出已經(jīng)存在的缺陷或裂紋，還應(yīng)當(dāng)能對裂紋發(fā)展規(guī)律進(jìn)行預(yù)測，以保證損傷容限理論的正確實施。

　　無損檢測技術(shù)是一項典型的具有低投入、高產(chǎn)出特點的工程應(yīng)用技術(shù)。我們很難找到其他任何一個應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域之廣泛能與無損檢測相比。1982年10月，時任美國總統(tǒng)的里根在發(fā)給美國無損檢測學(xué)會（ASNT） 成立20周年的賀電中曾說過，（無損檢測）能給飛機和空間飛行器、發(fā)電廠、船舶、汽車和建筑物等帶來更大程度的可靠性，沒有無損檢測（美國）就不可能享有目前在飛機、船舶和汽車等眾多領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的領(lǐng)先地位［3］。作為一門應(yīng)用性極強的技術(shù)，只有與國家大型工程項目結(jié)合，解決國家大型和重點工程項目中急需解決的安全保障問題，無損檢測技術(shù)才能有用武之地和廣闊的發(fā)展空間。

　　航空裝備的無損檢測涉及面很廣，它包括航空材料的檢測、航空結(jié)構(gòu)件制造過程的檢測和在役設(shè)備（飛機）的檢測等，雖然都屬無損檢測，但其檢測重點和涵蓋的領(lǐng)域有著很大差別。本文在論及航空裝備無損檢測技術(shù)的時候，重點將放在在役裝備的檢測（或外場檢測）上，這可能也是一個最富挑戰(zhàn)的研究和發(fā)展領(lǐng)域。

　　航空裝備無損檢測工作的主要特點

　　航空裝備的無損檢測面臨一些特殊的情況，主要有：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，（除生產(chǎn)線外）大多情況下自動設(shè)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(fù)合材料等，而適合不同材料的檢測方法也會有所不同。例如復(fù)合材料，其故障現(xiàn)象特殊，最有威脅的缺陷是分層、基體開裂和纖維斷裂，同時因聲各向異性且聲波衰減系數(shù)特別大，給常規(guī)超聲波檢測帶來了困難。鈦合金是非磁性材料，但屬于粗晶結(jié)構(gòu)，超聲和渦流檢測都面臨一些新的問題。（3）對象復(fù)雜。無論是老舊飛機還是新機，很多情況下檢測的可達(dá)性差，特別是葉片、壓氣機盤和渦輪盤等部位，這也給在役檢測工作帶來很大困難。（4）需要對領(lǐng)先飛行飛機的一些特殊部位、特殊區(qū)域和可能的缺陷檢測方法進(jìn)行預(yù)先研究。由于缺少相關(guān)資料，該項工作往往需要在現(xiàn)有檢測經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行許多預(yù)先研究，因而風(fēng)險往往較大。

　　我國航空裝備無損檢測工作現(xiàn)狀

　　航空領(lǐng)域一直是我國開展無損檢測理論和應(yīng)用研究最普遍、最活躍的部門。航空裝備無損檢測工作應(yīng)當(dāng)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）可能占到其無損檢測工作量的70%以上，目視加常規(guī)可能占到90%以上。當(dāng)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得到應(yīng)用（結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、脈沖渦流、激光和紅外成像等技術(shù)），但那是實際檢測中一些特殊部位或特殊場合提出的需求，而不是為了應(yīng)用新技術(shù)而使用新技術(shù)。

圖1 由AE預(yù)報的飛機某墻關(guān)鍵裂紋

　　郭廣平等長期以來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(dá)罩峰窩結(jié)構(gòu)，制造過程中存在的弱脫粘缺陷用常規(guī)超聲波C掃描技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)，他們研制的真空加載激光散斑干涉系統(tǒng)可在現(xiàn)場對緊貼型弱脫粘缺陷實施檢測，該技術(shù)可用于雷達(dá)罩上蒙皮與峰窩之間的脫粘、中蒙皮與上側(cè)峰窩之間的脫粘檢測，其檢測能力達(dá)到工應(yīng)用水平。