陳繼偉

【摘 要】在民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)階段，必須針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)制定全面有效的檢查方法，以便飛機(jī)在運(yùn)營(yíng)過程中定期執(zhí)行安全檢查，預(yù)防災(zāi)難性破壞事件。本文對(duì)無損檢測(cè)方法在民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究探討。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；結(jié)構(gòu)；無損檢測(cè)

中圖分類號(hào)： V267.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）21-0029-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.013

【Abstract】When a type of aircraft is designed，effective detecting programs must be formulated in order to perform periodic examinations on aircraft to prevent disasters.This paper introduces the application of non-destructive testing （NDT） method on civil aircraft structures.

【Key words】Civil Aircraft；Structures；NDT

0 引言

民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要進(jìn)行強(qiáng)度分析、損傷容限評(píng)定，按照適航條款的要求，還必須針對(duì)主要結(jié)構(gòu)件制訂有效的檢查手冊(cè)，供航空公司在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中對(duì)飛機(jī)進(jìn)行定期“體檢”，及早發(fā)現(xiàn)裂紋、損傷等安全隱患，避免災(zāi)難性的后果。飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)件承受著飛行載荷、增壓載荷、地面載荷以及操縱載荷，相當(dāng)于人體的肌肉和骨骼，它的完整性是整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性的基礎(chǔ)，因此必須按照檢查間隔要求、使用適當(dāng)?shù)臒o損檢測(cè)技術(shù)對(duì)主要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行檢查。

1 無損檢測(cè)技術(shù)

1.1 常見檢測(cè)方法

常見的無損檢測(cè)方法有以下幾種：

a）渦流檢測(cè)

利用交變電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)與被檢材料相互作用時(shí)的電磁參數(shù)變化，可推斷出金屬表面裂紋和內(nèi)部腐蝕的情況。

b）超聲檢測(cè)

超聲波在材料中遇到缺陷時(shí)會(huì)引起聲波信號(hào)的變化，據(jù)此可檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂紋、分層等損傷的位置和大小。

c）X射線檢測(cè)

X射線穿透結(jié)構(gòu)時(shí)在膠片上會(huì)形成圖像，當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在缺陷時(shí)成像會(huì)產(chǎn)生變化，據(jù)此可檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裂紋、夾雜等缺陷。

d）滲透檢測(cè)

利用液體滲透現(xiàn)象和毛細(xì)作用，可檢測(cè)零件表面的裂口等缺陷；檢測(cè)前后需要對(duì)零件表面進(jìn)行清洗。

e）磁粉檢測(cè)

鐵磁性材料磁化后，若存在缺陷，磁粉受缺陷處漏磁場(chǎng)的影響聚集在缺陷上，可檢出表面缺陷的形狀；

1.2 檢查方法選擇

如何選擇有效的檢查方法取決于以下幾個(gè)因素：

a）被檢測(cè)結(jié)構(gòu)的材料特性

如鋁合金、不銹鋼、復(fù)合材料等。

b）被檢測(cè)結(jié)構(gòu)的接近路徑

如直接檢測(cè)零件表面或者進(jìn)行內(nèi)部穿透性檢測(cè)。

c）缺陷的種類

如裂紋、磨損、腐蝕、擦傷、劃傷、鼓包、壓痕、分層等。

2 飛機(jī)結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)應(yīng)用

2.1 飛機(jī)制造階段

民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)是由蒙皮、長(zhǎng)桁、隔框和地板組成的半硬殼式結(jié)構(gòu)。目前單通道窄體客機(jī)如A320和B737的機(jī)身結(jié)構(gòu)主要由鋁合金零件組成。鋁合金等金屬板材在機(jī)械加工、鈑彎成形或者熱處理之后，可能會(huì)由于工藝過程的偏離而產(chǎn)生裂紋等缺陷，因此在零件加工完畢之后，必須先進(jìn)行無損檢測(cè)排除缺陷后才能繼續(xù)表面處理和噴漆的工藝。對(duì)于大尺寸、大批量鋁合金零件的檢測(cè)需求，滲透檢查是最為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、低成本的無損檢測(cè)方法，廣泛應(yīng)用于鋁合金等金屬零件成形后的檢查。

對(duì)于雙通道寬體客機(jī)如A350和B787，機(jī)體結(jié)構(gòu)主要由復(fù)合材料制成。復(fù)合材料零件的缺陷多集中在零件內(nèi)部，如分層、孔隙率超差等。一般采用超聲檢測(cè)和X射線結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 飛機(jī)運(yùn)營(yíng)階段

飛機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中，必須對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)尤其是主要結(jié)構(gòu)件的疲勞損傷或者意外損傷進(jìn)行定期檢測(cè)，在損傷發(fā)生的初期進(jìn)行處理以避免機(jī)體部件斷裂破壞等嚴(yán)重危害飛行安全的事件。適航條款針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的檢查程序有嚴(yán)格要求，飛機(jī)設(shè)計(jì)單位需要制訂切實(shí)可行的無損檢測(cè)手冊(cè)供航空公司使用。

對(duì)于已裝機(jī)零部件，拆卸檢查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需考慮盡量不影響結(jié)構(gòu)完整性的檢查方法。對(duì)于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，通常來說疲勞性能要優(yōu)于金屬結(jié)構(gòu)，一般情況采用目視檢查的方法檢查壁板、隔框等的損傷情況。對(duì)于關(guān)鍵連接部位，超聲檢查應(yīng)用的十分廣泛。

對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)，渦流檢測(cè)是最常見的檢查方法，渦流檢測(cè)設(shè)備攜帶方便，費(fèi)用適中并且檢測(cè)效率高。機(jī)體結(jié)構(gòu)重要連接處的緊固件孔，一般采用渦流檢測(cè)的方法。渦流檢測(cè)又分為低頻渦流和高頻渦流檢測(cè)，對(duì)于零件表面的緊固件孔，如圖1所示，一般采用高頻渦流檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單并且信號(hào)較好。對(duì)于多層結(jié)構(gòu)中間層的零件，高頻渦流信號(hào)較差，一般需采用低頻渦流的檢測(cè)方法，有時(shí)需要制作單獨(dú)試塊進(jìn)行比對(duì)。

3 結(jié)論

無損檢測(cè)方法和程序?qū)τ诿裼蔑w機(jī)的安全運(yùn)營(yíng)十分重要，本文結(jié)合飛機(jī)制造、運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)在民用飛機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。未來隨著復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)的研制推廣，復(fù)材飛機(jī)結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)方法將變得更為重要。

【參考文獻(xiàn)】

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