航空發(fā)動(dòng)機(jī)無損檢測(cè)技術(shù)之內(nèi)窺鏡檢測(cè)

張釗

摘要：內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)是無損檢測(cè)技術(shù)重要組成部分，是一種對(duì)待測(cè)部件進(jìn)行原位檢測(cè)，利用內(nèi)窺探頭對(duì)一些不易直觀檢查、不能直接檢查的部件表面進(jìn)行常規(guī)檢查或缺陷檢查，是一種發(fā)動(dòng)機(jī)使用性能監(jiān)測(cè)的高效手段。內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)具有攜帶方便、操作簡單、觀察角度廣以及成像清晰等優(yōu)勢(shì)，目前廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外航空工業(yè)領(lǐng)域。本文通過對(duì)內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用分析，內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)所具備技術(shù)特點(diǎn)能準(zhǔn)確地反映物體內(nèi)的真實(shí)狀況，可以大大提高檢查和維修的效率，節(jié)省資金和時(shí)間成本;將內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要部件這一方案可行。

關(guān)鍵詞：無損檢測(cè);內(nèi)窺鏡檢測(cè);航空發(fā)動(dòng)機(jī)

1.無損檢測(cè)技術(shù)

無損檢測(cè)技術(shù)是一種能在不破壞試件組成和使用性能的條件下，對(duì)試件進(jìn)行損傷探查的技術(shù)，亦稱為免破壞性檢查。是根據(jù)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷時(shí)所引起的許多方面的變化如聲、熱、光、電、磁等，利用物理變化或化學(xué)反應(yīng)，依靠先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，對(duì)被檢測(cè)件損傷類型、位置、形狀、尺寸等進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)手段。

根據(jù)檢測(cè)原理的不同，無損檢測(cè)可分為聲學(xué)檢測(cè)、熱檢測(cè)、光學(xué)檢測(cè)、滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)、微波檢測(cè)與電磁學(xué)檢測(cè)7類。

在航空工業(yè)中采用無損檢測(cè)，在確保運(yùn)營效率、降低原材料損耗方面意義深遠(yuǎn)。現(xiàn)如今飛機(jī)各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，再加上為了提高運(yùn)營效率，經(jīng)常出現(xiàn)疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況，導(dǎo)致故障率大幅上升，部分故障常規(guī)技術(shù)根本無法排查或無法滿足檢測(cè)要求，如不能在無損、短時(shí)間、惡劣環(huán)境下完成等，無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)效率高、顯示直觀、可實(shí)現(xiàn)非接觸、遠(yuǎn)距離及大面積檢測(cè)等特點(diǎn)。熒光檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和內(nèi)窺鏡檢測(cè)逐漸成為航空領(lǐng)域保障體系中的重要支柱，應(yīng)用前景巨大。

2.內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)

內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)是一種利用內(nèi)窺設(shè)備對(duì)人眼視力無法觀察的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔、狹小縫隙的內(nèi)表面等進(jìn)行觀察的無損檢測(cè)技術(shù)。內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)不但可以在不分解被檢測(cè)件的情況下檢查其裝配的準(zhǔn)確性，，而且可以對(duì)所發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行長度和深度測(cè)量;同時(shí)配合其他設(shè)備，可以在不拆卸機(jī)件的狀態(tài)下清除多余物或?qū)σ恍┤毕葸M(jìn)行處理。尤其對(duì)深孔部件或管型零件在非破壞條件下，通過內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)檢測(cè)。

內(nèi)窺鏡檢查是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)、裝配、維護(hù)過程中重要的無損檢測(cè)手段，是獲得發(fā)動(dòng)機(jī)性能及質(zhì)量監(jiān)控的一個(gè)重要信息來源，是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部腔體的主要檢查方法。

3.內(nèi)窺鏡的分類及特點(diǎn)

3.1內(nèi)窺鏡的分類

根據(jù)內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)組成以及性能的差異，可將內(nèi)窺鏡分為直桿內(nèi)窺鏡、軟式光纖內(nèi)窺鏡和視頻內(nèi)窺鏡。

3.2內(nèi)窺鏡的特點(diǎn)

內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)具有使用方便、結(jié)果直觀、費(fèi)用低、速度快的特點(diǎn)，同時(shí)由于內(nèi)窺鏡本身具有放大作用，照明條件好，因此內(nèi)窺鏡檢查對(duì)細(xì)節(jié)觀察的靈敏度高，很容易發(fā)現(xiàn)直徑小于0.2mm外來物及0.2mm深的凹陷。

但是由于內(nèi)窺鏡檢測(cè)易受被檢產(chǎn)品表面狀態(tài)的干擾，導(dǎo)致誤判，檢測(cè)結(jié)果受檢測(cè)人員主觀因素影響大。另外內(nèi)窺鏡檢測(cè)一次觀察區(qū)域小，進(jìn)行大面積檢查效率低;柔性探頭順利達(dá)到指定位置有一定難度。受探頭制造工藝和技術(shù)水平的影響，直徑小于4mm的探頭分辨能力與實(shí)際需求尚有一定差距，柔性探頭的導(dǎo)向及彎曲度不能達(dá)到理想的要求，檢測(cè)存在死角。

4.內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛行器的最主要?jiǎng)恿碓?，?duì)飛機(jī)的主要性能如推力、推重比、單位耗油率、起飛滑跑距離等有著極大的影響;而航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件往往十分惡劣，通常情況下需要承受上千攝氏度的高溫，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高達(dá)上萬轉(zhuǎn)每分鐘，并且燃油的不完全燃燒產(chǎn)生的硫化物殘留等，這些因素決定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)極易產(chǎn)生熱疲勞、局部應(yīng)力集中、轉(zhuǎn)子偏心、表面氧化腐蝕等損傷現(xiàn)象。極易引起發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斷裂、局部節(jié)流、局部過熱和發(fā)動(dòng)機(jī)劇烈振動(dòng)等現(xiàn)象甚至出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車的嚴(yán)重后果，可能造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。

為了避免以上不良后果的產(chǎn)生，機(jī)務(wù)維修人員需要定期對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查維護(hù)，外部損傷可由目視檢查，但內(nèi)部腔體損傷就必須將整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆解。為了縮短發(fā)動(dòng)機(jī)維修時(shí)間，保證航空公司的運(yùn)營成本和效率，將無損檢測(cè)技術(shù)引進(jìn)到機(jī)務(wù)維修工作當(dāng)中是十分重要的。

4.1內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒上的應(yīng)用分析

在結(jié)構(gòu)上，航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒為封閉筒體結(jié)構(gòu)，材料采用耐熱合金或復(fù)合材料制成，工作環(huán)境為高溫高壓流體，易產(chǎn)生裂紋，硫化物腐蝕等。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒以及燃油噴組等檢查時(shí)引進(jìn)內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù);內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒裂紋、腐蝕和變形、燃油噴嘴等缺陷的檢查。

4.2內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子減速器齒輪系統(tǒng)的應(yīng)用分析

材料上，航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子減速器齒輪系統(tǒng)鐵鎳合金、錳鈦合金等耐磨材料制成;空間結(jié)構(gòu)上，齒輪數(shù)量較多，齒輪之間裝配緊湊，空余間隙小;工作環(huán)境，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速高，發(fā)熱量大，極易發(fā)生磨損，齒面膠合等失效現(xiàn)象;綜上所述，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子減速器齒輪系統(tǒng)在工作環(huán)境和空間結(jié)構(gòu)等方面都不易接近，故在航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子減速器齒輪系統(tǒng)的檢測(cè)中可以采用軟管式光纖內(nèi)窺鏡。

4.3內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢測(cè)中的應(yīng)用分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)工作介質(zhì)為高壓外部空氣，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的工作介質(zhì)都為高溫高壓燃?xì)?。材料為合金或?fù)合材料，部分航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子采用抗腐蝕單晶合金制造。不難看出，在材料、工作介質(zhì)等方面，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片為易損壞部件，尤其是高壓壓氣機(jī)葉片和高壓渦輪葉片。因此在航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的故障檢查中可以采用軟管式光纖內(nèi)窺鏡。當(dāng)然航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件也存在拆裝難度大的問題，運(yùn)用內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)大大降低了維護(hù)檢測(cè)周期。

4.4小結(jié)

通過以上三個(gè)案例對(duì)比來看，將內(nèi)窺鏡檢測(cè)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)定期檢查、突發(fā)事件維修及已出現(xiàn)故障維修。內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)所具有的視角廣泛、成像清晰度高、可探測(cè)狹小空間的特點(diǎn)完全可以滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)檢查中的苛刻要求。內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)能在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)中發(fā)揮著十分重要的作用，發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，例如主氣流通道部件、高壓壓氣機(jī)、高壓和低壓渦輪的各級(jí)輪盤及葉片、燃油噴嘴等都是不易拆卸且檢測(cè)可達(dá)性較差的零部件，對(duì)于這些零部件的檢查與監(jiān)測(cè)工作大都是通過內(nèi)窺鏡技術(shù)完成的。

內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)中的重要作用具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1計(jì)劃性內(nèi)窺檢查（常規(guī)檢查）;2非計(jì)劃性內(nèi)窺檢查（故障檢查，安裝檢查等）。

5.結(jié)束語

總而言之，內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)使用方便，成像清晰，但屬于目視檢查，存在漏檢的可能?？梢試L試驗(yàn)證將內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù)作為觀察手段與渦流檢測(cè)技術(shù)、磁粉檢測(cè)技術(shù)、超聲檢測(cè)技術(shù)等其他無損檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合使用的可行性。

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