飞机结构无损检测技术研究现状与发展趋势

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1、飞机结构无损检测技术研究现状与发展趋势1.无损检测(NDT)技术无损检测(NDT)或无损评价(NDE)技术在飞机的全寿命过程屮起着极其重要的作用，它对保证飞行安全，延长飞机寿命都具有非常重要的意义。E机从各结构件的材料选择和比较到生产制造，以及在使用过程屮都需要无损检测技术来保证其整体性能符合要求，满足适航性和安全性的要求。历史上许多重大飞行事故都往往同人们在无损检测中的失误或(因技术水平不够而产生)漏检密切相关。随着用损伤容限理论替代过去的安全寿命设计理论，无损检测技术在航空工业中的应用观点也

2、发生了根本性的变化，这就是无损检测技术应当对飞机的全寿命负责,它不但应能检测出已经存在的缺陷，还应能对裂纹发展规律进行预测,以保证损伤容限理论的正确实施。损伤容限理论认为任何结构都存在缺陷，只要这些缺陷不超过某一容许尺寸,结构就是安全的。通常认为损伤容限理论由三个特定内容组成，即①确定剩余强度(允许损伤)，即在规定失效安全载荷状态下所允许的最大损伤②了解裂纹扩展规律，即损伤从很小尺寸(此时检出概率(POD)很低)发展到容许尺寸所经历的时间间隔。③实施损伤检测，确定能够及时检出损伤所用的方法和检测

3、周期。容许的缺陷尺寸同材料和结构本身有关，它一般由疲劳试验确定，并用来决定首次检测时间和检测间隔。对任何无损检测技术的最基木也是最低要求是,能可靠地检出达到容许尺寸的缺陷。可以说，损伤容限理论将飞机结构设计、飞机在使用过程小的维护及无损检测融为一体。从表面上看，仅上面第三点才同NDT有关，而实际上，这三条的每一部分祁同NDT技术密切相关。需要强调的是，在损伤容限理论指导下，对NDT技术的要求是，所有接近或达到容许尺寸的缺陷都能，而忖必须能被很可靠地(至少90%)检出，而能发现裂纹这句话并不需要理

4、解为能发现多小或最小尺寸的裂纹，相反，它应被理解为以高可靠性检测出达到容许尺寸的缺陷。传统观念采取的是在发现问题后进行修补的办法，要求在发现危及安全的缺陷后立即进行修复。而新的观念是预测并管理，要求能对可能发生的缺陷、故障进行预报，从而能在某一合适时间段内采取措施。这样才能在保证飞行安全的前提下，保障飞机的适航性以取得最大的经济效益。因此，在航空工业中，要求NDT技术能在飞机结构材料选型、部件生产过程、飞机使用过程及飞机延寿屮发挥作用。显然,飞机从设计到交付使用，再到延寿，其不同阶段的任务和目标

5、都不相同,与Z联系的NDT任务和目标也必然发生变化。2.无损检测的常规方法及新技术随着科技的不断进步，无损检测技术得到了很大的进展，冃前形成了五种常规的无损检测的方法，即超声检测(Ultrasonic)、射线检测(Radiographic)>涡流检测(EddyCurrent)>磁粉检测(MagneticParticle)>渗透检测(Penetrant)。2.1超声检测超声检测利用的是超声波在介质中传播的特点。当超声波在介质中传播超声时，在不同性质的介面将发生反射、折射和复杂的波型转换，使超声波被

6、吸收和散射，检测、分析反射信号后透射信号即可实现对缺陷的检测。超声检测具有很多优点:具有很强的穿透力，并H对于很小的伤痕，也能够准确地检测出并进行定位，同时，配以一些口动扫描装置及微处理器计算机的设备，这项技术的应用则更为完善和丰富。但该技术对操作者有较高的要求,对于一个很大的检测，一次只能检测很小的一部分。2.2射线检测射线的种类有很多,X射线、r射线等。选择什么样的射线取决于待测物体材料的厚度。检测时，射线靠近试样，射线与物质的原子将发生复杂的相互作用，导致透射射线强度衰减，而缺陷部位对射线

7、的衰减不同于无缺陷的部位，由胶片捕捉记录透射射线的强度。胶片经过处理得到了图像，进行灵敏的实时监测,但射线对人体有害。因此操作者除了必须懂得操作规程外，还应有有效的保护措施及警告信号。2.3涡流检测涡流检测有一定的局限性,仅能用于导体的电磁技术。涡流检测是根据电磁感应原理，导电材料在变交磁场作用下将产生涡流，导电材料的表面层和近表面层的缺陷会影响产生涡流的大小和分布。当电磁线圈移到金属物的表面,涡流就导入试样中。这种由电流所建立起来的磁场刚好与原磁场的方向相反。由于损伤的存在以及材料内部的缺陷，

8、涡流必将发生畸变，线圈的阻抗将因此而发生变化。通过仪器测量阻抗的变化，进一步分析并研究材料的缺陷和损伤。2.4磁粉检测磁粉检测的原理是利用损伤会改变磁力线的分布情况，从而显现材料的缺陷。当磁性材料工件磁化时，在工件表面和近表面的缺陷处将产生漏磁场，这些漏磁场可以吸引磁粉，磁粉的痕迹可以显示缺陷的位置、形状和尺寸。现在可供使用的磁粉种类繁多，可依据要求来选择。该检测方法主要用于材料表面的探伤，有时也可用于浅表面的损伤。但随着损伤的深度和类型的变化,其有效性会受到极大的影响，值得注意的是试样表面的不