某型飞机疲劳试验过程中的声发射监测技术研究

X轴：时间/s Y轴：hit数
图3 主起右上位锁在起落架收放一个周期（45s）的声发射撞击数与时间的关系图

图4 主起左作动筒在10个加载循环内（1257-1266）的AE撞击数变化情况x:t/s; y:AE 撞击数

起落架收放进行到4500循环后，目标对象左主起落架作动筒上安装于接耳处图2和活塞缸中部处（未示出）的两个传感器的撞击次数开始明显增大，图7示出活塞缸中部处传感器的撞击次数趋势图（a、4500周期之前信号平 稳，3020周期信号有小突变，由作动筒球型铰链磨损引起；b、4500-5540周期信号剧烈变化，由作动筒密封橡胶圈磨损和液压油泄漏引起；c、在5540周期分解作动筒，证实密封圈已严重磨损（图8）。换密封橡胶圈，重新安装传感器，信号恢复正常（低AE撞击数），7250周期后信号剧烈变化，也是由作动筒密封橡胶圈磨损和液压油泄漏引起。由于接近试验结束，此时没有停机，直到完成7500次试验任务。

图7 左主起落架作动筒撞击数与收放循环数的关系曲线
以上结果说明，虽然作动筒位于隐蔽的位置，目测不到其泄漏，也能够通过分析目标对象的AE信号变化，做出正确的判断。再以左主起落架接耳处（见图2）的信号为例进行分析。起落架收放过程是这样的：收起到上位锁7秒→上停8秒→放下到下位锁5秒→下停25秒。监测的正常信号如图9所示：信号是平稳的、规律性很强。如果监测区域产生疲劳裂纹，应该在其克服外加载荷的收起过程引起AE信号较大的变化，而实际监测到的故障信号见图10，信号变的不平稳、没有规律，而且在起落架的下停位时（不应该有信号），有大量的AE信号，而其它目标对象的信号没有变化。可以判断出是作动筒有泄漏，而不是产生了疲劳裂纹。

起落架收放试验进行到3000次后，运行过程中左主起作动筒发出咯吱声，是作动筒与机身连接的球型铰链发生了干摩擦，产生一定量的磨损。在安装完传感器后，已经做过断铅试验，该位置的AE信号可以被安装于作动筒中部的传感器接受。虽然其撞击次数增加的不是很多，由平均14次增加到19次，其相对增量刚超过30%，但通过AE信号的相关分析，可以看出信号的明显变化。AE信号的相关分析是通过分析两个特征参数之间的关系，获得信号的特征，以评价监测目标对象的状态。图11和图12分别是正常信号和故障信号的撞击次数与幅度的相关分布，有故障时，幅度100dB的撞击数由低于5猛增到65，且低幅度的信号也有增加。因此，即使没有听到摩擦磨损产生的声音，也可以监测到该故障。经分解球型铰链，发现有明显的磨损损伤。后经润滑处理，该故障现象消失。
5 结论
在起落架收放控制试验过程中，声发射技术是对其附属零部件疲劳损伤进行实时监测的一种行之有效的方法。虽然没有疲劳裂纹产生，但监测到了相对较弱的泄漏故障和干摩擦、磨损故障。
声发射信号典型参数如撞击数（hits）能够提供关于目标对象状态的非常有价值的信息，声发射信号参数的趋势分析方法和相关分析方法，具有简单、直观、分析速度快、实时性好的特点，实现了对于多目标、动态对象的实时监测，可以保证试验的顺利进行，避免发生突发性事故，对后续的全机疲劳试验有指导性意义。当然，需要指出的是，上述分析的一个重要前提是，性能稳定、可靠、本底噪声极低的全数字式声发射检测仪是保证结果可靠的必不可少的物质保证条件。
作者进行的研究说明，声发射技术在工程疲劳损伤的实时监测方面具有良好的应用前景。