目視檢測在民用飛機全尺寸結(jié)構(gòu)疲勞試驗中的應(yīng)用

彭智偉，石 磊，徐 矛，黃華斌

(中國飛機強度研究所， 西安 710065)

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目視檢測在民用飛機全尺寸結(jié)構(gòu)疲勞試驗中的應(yīng)用

彭智偉，石 磊，徐 矛，黃華斌

(中國飛機強度研究所， 西安 710065)

針對目視檢測在民用飛機全尺寸結(jié)構(gòu)疲勞試驗中的應(yīng)用，以實際檢測為例，介紹了快捷直觀、有效可靠的目視檢測技巧，以利同行進(jìn)一步提高目視檢測的效率和可靠性。

飛機全尺寸結(jié)構(gòu)；疲勞試驗;無損檢測;目視檢測

現(xiàn)代民用飛機結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想，開始由安全壽命設(shè)計逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟途眯耘c損傷容限設(shè)計。

損傷容限設(shè)計準(zhǔn)則是指飛機在服役目標(biāo)期內(nèi)，發(fā)生嚴(yán)重疲勞、意外或腐蝕損傷時，在損傷檢出前，結(jié)構(gòu)能承受合理的載荷而不發(fā)生破壞或失效。在損傷擴展至危險之前被檢出，是保證損傷容限特性的最終控制。無損檢測對飛機結(jié)構(gòu)零部件/區(qū)域損傷或不連續(xù)性的定性、定量的檢測能力，則是損傷容限設(shè)計和飛機結(jié)構(gòu)完整性要求的重要保障。

在民用航空器的無損檢測中，目視檢測(包括借助儀器的目視)原理簡單、易于理解和掌握，不受或很少受被檢產(chǎn)品的材料、位置、尺寸等因素影響；通常不需要復(fù)雜的檢測設(shè)備器材，檢測結(jié)果具有直觀、真實、可靠、重復(fù)性好等特點，故應(yīng)用較為廣泛。資料顯示，目視檢測承擔(dān)著民用航空器80%以上的檢測任務(wù)[1]。

筆者依據(jù)實際檢測經(jīng)驗，介紹了目視檢測在民用飛機全尺寸結(jié)構(gòu)疲勞試驗中的應(yīng)用技巧。

1 目視檢測的定義及分類

目視檢測是指用人的眼睛或借助于光學(xué)儀器,對工業(yè)產(chǎn)品表面作觀察或測量的一種檢測方法[2]。按照是否使用儀器分類,目視檢測分為直接目視檢測和間接目視檢測。

直接目視檢測是指直接使用人眼對被檢測物體進(jìn)行觀察測量，使用放大倍數(shù)6倍以下的放大鏡進(jìn)行目視檢測也歸為直接目視檢測。在檢測過程中，檢測區(qū)域應(yīng)有足夠的照明條件；同時，人眼與被檢試件表面的距離不應(yīng)超過600 mm。

間接目視檢測是指對被測物體不能直接進(jìn)行觀察，而需借助光學(xué)儀器設(shè)備進(jìn)行的目視檢測，通常情況下最常用的間接目視檢測光學(xué)儀器為光學(xué)內(nèi)窺鏡。

2 影響目視檢測效果的因素

影響目視檢測效果的因素，不僅有客觀上的因素，如：觀察過程中材料表面的照度、顏色等；而且也有人為主觀的因素，如所用方法、檢測經(jīng)驗與工作態(tài)度等。

目視檢測人員只有通過正確的目視方法，熟練運用掌握的缺陷查找方法及缺陷信息，對缺陷進(jìn)行捕捉。FAA(美國聯(lián)邦航空局)關(guān)于無損檢測中人為因素的研究表明：相對比較客觀因素，影響檢測結(jié)果最關(guān)鍵的因素是檢測人員是否充分理解檢測要求，以及對檢測方法的熟悉程度[3]。也就是說，在檢測過程中人為主觀因素更容易影響檢測結(jié)果。

3 提高目視檢測裂紋檢出率的方法

3.1 按檢測要求進(jìn)行目視檢測

在全世界眾多航空企業(yè)用來制訂計劃維修任務(wù)的“運營人/制造廠家預(yù)定維修大綱制定文件”中,目視檢測分為三級。

(1) 一般目視檢測(GVI) 對內(nèi)部或外部大部分區(qū)域的目測，以檢查明顯的損傷或其他異常情況。這一級的檢查在能接觸到的距離內(nèi)，且需要正常的可見光線。

(2)詳細(xì)目視檢測(DET) 對特定項目損傷或其他異常情況的詳細(xì)檢查。這一級的檢查通常需要輔助適當(dāng)?shù)牧己霉饩€，并且使用例如放大鏡、內(nèi)窺鏡等增加目視檢測范圍及檢測精度的目視器材及設(shè)備；在這一級的檢查中，需要打開一些口蓋及蓋板。

(3) 特別詳細(xì)檢測(SDI) 對特定項目損傷或其他異常情況的深度檢查。這一級的檢查中可能廣泛使用特定的檢測技術(shù)及設(shè)備，并大量拆卸分解某些部件。

從MSG-3對這三級檢測的定義，可以看出面對不同的檢測要求，目視檢測從直接目視檢測到直接目視檢測加間接目視檢測，再到拆除某些部位后的目視檢測與其他無損檢測手段的組合檢查。不同的檢測要求，增加了目視檢測范圍及目視檢測難易度。

3.2 飛機機體目視檢測

3.2.1 直接性目視檢測

直接對機體表面疲勞裂紋進(jìn)行目視檢測時，由于疲勞裂紋開口較細(xì)，如檢測條件允許應(yīng)盡量調(diào)節(jié)眼睛與機體表面的距離。一般疲勞試驗機機體表面都有一層黃色底漆，會影響到檢測效果，因此在檢測過程中，檢測人員可以從不同的檢測方位進(jìn)行檢測，如遇不利于人員站位變化的空間狹小部位，可以采用變化檢測入射光照角度，觀察在光照區(qū)域是否出現(xiàn)細(xì)小陰影變化來判別是否存在裂紋。

3.2.2 經(jīng)驗性目視檢測

在飛機機體的目視檢測過程中，采用一些經(jīng)驗性方法進(jìn)行目視檢測，既可抓住檢測重點節(jié)約檢測時間，又可盡早檢測出損傷?？s短損傷被發(fā)現(xiàn)時的長度，有利于對損傷的后續(xù)處理方案的確定。筆者單位常用的一些經(jīng)驗性目視檢測方法有：類比性目視檢測、對稱性目視檢測、加載區(qū)目視檢測等。

(1) 類比性目視檢測

飛機耐久性/損傷容限疲勞驗證試驗的一大目的或者意義在于：為外場飛行的飛機提供損傷信息，為外場飛機提供補充檢測大綱及維修依據(jù)；同時，為飛機的改進(jìn)型設(shè)計提供損傷數(shù)據(jù)支持。這也就意味著，對后續(xù)飛機或改進(jìn)型飛機進(jìn)行檢測時，可以參照飛機耐久性/損傷容限疲勞驗證試驗中產(chǎn)生的損傷進(jìn)行類比性目視檢測，以更好地完成目視檢測任務(wù)。

例如：某A型飛機上的13長桁蒙皮左右兩側(cè)不同占位處，出現(xiàn)多處疲勞裂紋，如圖1所示。后在其改進(jìn)型試驗機疲勞試驗過程中發(fā)現(xiàn)13長桁與框連接處蒙皮裂紋如圖2所示。(文中所有裂紋均首先由目視檢測發(fā)現(xiàn)后，再經(jīng)滲透檢測后拍攝的照片)。

圖1 某A型飛機上13長桁蒙皮裂紋示例

圖2 某改進(jìn)型試驗機(對應(yīng)圖型飛機)疲勞試驗中發(fā)現(xiàn)的蒙皮裂紋

(2) 對稱性目視檢測

飛機結(jié)構(gòu)常為對稱性結(jié)構(gòu)，這為目視檢測提供了一種檢測思路，即對稱性目視檢測。

當(dāng)在飛機某一部位一側(cè)發(fā)現(xiàn)損傷后，可對其對稱的另一側(cè)的對應(yīng)部位進(jìn)行目視檢測。如某B型飛機SD979框與左右2長桁相交處，緣對稱剪切角片對稱裂紋，如圖3所示。

圖3 某B型飛機框緣對稱剪切角片上的裂紋

(3) 加載區(qū)目視檢測

飛機耐久性/損傷容限疲勞驗證試驗中，將膠布帶粘于飛機的某些特定區(qū)域，利用加載杠桿連接液壓作動筒與膠布帶，使得液壓作動筒的力通過加載杠桿的調(diào)節(jié)，傳遞到膠布帶，施加到飛機體上來模擬飛機空中受力情況。這些加載區(qū)相當(dāng)于傳力起點，受到的載荷比非直接加載區(qū)的大，因此這些加載區(qū)更容易出現(xiàn)疲勞裂紋。

例如：某C型飛機整流包皮前段蒙皮加載區(qū)出現(xiàn)的疲勞裂紋，如圖4所示。

圖4 某C型飛機整流包皮前段蒙皮上出現(xiàn)的裂紋

4 結(jié)論

在航空無損檢測任務(wù)中，合理利用并歸納目視檢測經(jīng)驗及技巧，可以快速有效地完成檢測任務(wù)，而不必盲目走高、精、尖之路；也可使目視檢測這個傳統(tǒng)而古老的檢測方法，在倡導(dǎo)綠色無損檢測中發(fā)揮更大的作用。

[1] 常士基，丁克美，許萬忠,等.民用航空器無損檢測的發(fā)展和現(xiàn)狀[J].無損檢測，2008,30(增刊)：102-110.

[2] 徐亞亞.目視檢測的應(yīng)用[C]∥陜西省第十一屆無損檢測年會，漢中：陜西省無損檢測學(xué)會,2008:154-158.

[3] 胡衛(wèi)朋.目視檢測技術(shù)在特種設(shè)備檢驗中的應(yīng)用[J].無損檢測，2013，35(8)：70-72.

The Application of Visual Inspection in Full Scale Aircraft Structural Fatigue Test

PENG Zhi-wei, SHI Lei, XU Mao, HUANG Hua-bin

(Aircraft Strength Research Institute of China, Xi′an 710065, China)

In this paper some intuitive and effective application experiences and skills were put forward according to the application of visual test in full-scale aircraft structure fatigue test, which may make some references for the same trade to improve the efficiency and reliability of visual test further.

Full scale aircraft structure; Fatigue test; Nondestructive testing; Visual inspection

2016-04-07

彭智偉(1982-)，男，工程師，主要從事無損檢測工作。

彭智偉，E-mail: peng235@163.com。

10.11973/wsjc201612015

TG115.28

A

1000-6656(2016)12-0062-03