航空装备无损检测技术现状及发展趋势v

航空领域一直是我国开展无损检测理论和应用研究最普遍、最活跃的部门。航空装备无损检测工作应当遵循的原则是，寻找适合且有效的方法，而不是盲目走高、精、尖之路；要用“对”的，不盲目追求“贵”的！例如民用航空，目视（包括借助仪器的目视）可能占到其无损检测工作量的70%以上，目视加常规可能占到90%以上。当然，由于航空装备的特殊性和对高安全性、高可靠性的需求，最新、最先进的检测方法往往首先在航空部门得到应用（结构健康监测、脉冲涡流、激光和红外成像等技术），但那是实际检测中一些特殊部位或特殊场合提出的需求，而不是为了应用新技术而使用新技术。

　　我国航空领域的无损检测总体上位列世界先进水平，其研究和技术人员能自行解决和攻克航空领域面临的各类复杂的技术疑难问题。摩擦焊是一种新的固相焊接技术，在航空制造上有重要应用，因焊缝区缺陷紧贴、细微，焊缝区冶金组织与母材接近，采用常规针对熔焊缝的X 射线或超声波检测方法难以解决摩擦焊检测问题。刘松平等利用入射声波在焊缝区产生的反射/散射/衍射等综合信息进行焊缝缺陷的判别和识别，取得了良好的检测效果。在利用常规TOFD技术的基础上，提出利用L-TOFD和P-扫等技术综合检测搅拌摩擦焊焊接质量，该研究方法可以替代传统的X 射线检测法并克服其难以检测焊缝纵向裂纹的缺点，为保证搅拌摩擦焊焊接质量发挥了作用。刘松平等对于复合材料缺陷的检测也进行了具有创新意义的研究，研制成功的CUS-6000复合材料高效超声自动化扫描成像检测设备已达到工业应用级水平，直接可为复合材料制造服务。该研究小组研制的超声显微成像技术可以精确判断各复合材料铺层的缺陷情况，未来可对提高复合材料的制造质量发挥重要作用。

图1 由AE预报的飞机某墙关键裂纹

　　郭广平等长期以来对激光错位散斑干涉技术进行了较为深入的研究。对于C夹层雷达罩峰窝结构，制造过程中存在的弱脱粘缺陷用常规超声波C扫描技术难以发现，他们研制的真空加载激光散斑干涉系统可在现场对紧贴型弱脱粘缺陷实施检测，该技术可用于雷达罩上蒙皮与峰窝之间的脱粘、中蒙皮与上侧峰窝之间的脱粘检测，其检测能力达到工应用水平。

图2 因AE预报而提前发现的某关键结构处微小裂纹

　　耿荣生等在2004~2011年长达8年的时间内，跟踪监测了2类三代机在全机疲劳试验中的损伤发展情况，首次建立了以声发射技术为中心的综合裂纹监控技术，保证了试验的顺利进行，2种机型的寿命均得到50% 以上的提高。其课题组发展了一套较为完整的声发射信号处理和预报方法，在充分研究并获得了无裂纹情况下背景声发射信号的统计平均特性后，采用了基于统计分析原理的趋势分析技术，基于时间、基于空间、基于幅度和基于能量的滤波技术，基于声发射信号幅度分布特征研究的信号处理方式，以及采用多参数综合识别技术获得疲劳裂纹萌生和扩展的声发射特征等。他们发展了一套独有的将监测到的声发射信号拆分成不同的时间序列，再利用统计平均参数的相关性等特征量的趋势变化实施监测，取得了明显效果。以2004~2008年对某型号飞机的监测为例，在整个试验过程中，在几乎未出现误报的情况下，成功预报和发现了38条关键裂纹，发现了100多条一般裂纹，这在全尺寸飞机疲劳试验裂纹监测史上是一个奇迹。由于实施了全程监测、检测（以及针对性的耐久修理），使得该机群的飞行寿命增加量达到50%。上述方法在2009年之后也应用到另一机种飞机的全尺寸疲劳试验中并取得成功。此项研究具有巨大的政治、军事和社会意义，并创造了以百亿为单位的经济效益。图1和图2是利用声发射（AE）技术预报关键结构裂纹的2个实例（如未预报，疲劳试验极有可能失败）。

航空装备无损检测技术发展方向及需要重视的领域

　　笔者曾多次就我国无损检测技术未来的发展方向进行过探讨，提出要在更高的平台上重建中国无损检测市场，在大力发展智能化、自动化和图像化的检测装置的同时，需要积极发展一些新的应用领域。本文就与航空装备密切相关的一些问题进行探索。

　　1. 大力发展结构健康监测（SHM）技术

所谓结构健康监测就是要对结构（健康）状态实施一系列监测措施并进行（健康）状态评价，在结构发生早期损伤或者疲劳裂纹萌生的时候，能对结构采取修复性措施，从而避免结构出现或者产生不可修复的破坏。如同最好的“治脖方法是加强预防和早期诊断以“防患于未然”一样，对于航空装备而言，健康监测是未来有效提高装备可靠性和延长其使用寿命的最佳途径。除前面提到的声发射监测在某种程度是一种结构健康监测技术外，目前