陳 怡，喻湘鳳

（中國(guó)航天科技集團(tuán)第四研究院四十七所，西安 710025）

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今各種導(dǎo)彈武器的主要?jiǎng)恿ρb置，在航空航天領(lǐng)域也具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而具有機(jī)動(dòng)、可靠和易于維護(hù)等一系列優(yōu)點(diǎn)，非常適合現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)和航天事業(yè)的需要。固體推進(jìn)劑藥柱在制作工藝、固化冷卻、長(zhǎng)期貯存、長(zhǎng)途運(yùn)輸、勤務(wù)處理和點(diǎn)火發(fā)射期間要承受各種載荷的作用，同時(shí)受溫濕度等貯存條件的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑、襯層及絕熱層等將發(fā)生物理和化學(xué)性質(zhì)的變化。它們的共同作用會(huì)破壞固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性，導(dǎo)致藥柱內(nèi)產(chǎn)生氣孔、裂紋、藥柱與殼體粘接面脫粘等缺陷。

這些缺陷在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)將產(chǎn)生“超”燃燒表面［1］。因此，對(duì)固體發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷進(jìn)行分析并采用可靠的檢測(cè)手段發(fā)現(xiàn)這些缺陷，已經(jīng)成為推進(jìn)技術(shù)研究領(lǐng)域的重要課題。

1 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)缺陷主要包括燃燒室缺陷和噴管缺陷，其中燃燒室缺陷又可分為藥柱缺陷和粘結(jié)界面脫粘缺陷兩大類(lèi)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)威脅最大的缺陷是粘結(jié)界面脫粘缺陷。

粘結(jié)界面脫粘缺陷［2］可分為5種情況，即① 殼體與絕熱層之間的界面脫粘。主要是由于絕熱層貼片過(guò)程中殼體清理不干凈引起粘結(jié)質(zhì)量問(wèn)題而造成的，此外固化加溫加壓控制不好、粘結(jié)劑質(zhì)量較差或貯存老化也會(huì)形成此類(lèi)缺陷。② 絕熱層與襯層之間的界面脫粘。襯層噴涂前絕熱層表面清理不徹底、襯層與絕熱層材料的化學(xué)相容性不好或貯存老化都容易形成界面脫粘。③ 襯層與推進(jìn)劑藥柱之間的界面脫粘。貯存老化或貯存過(guò)程中的過(guò)度應(yīng)力都容易形成界面缺陷。④ 層間脫粘。由于絕熱層往往是二層或多層結(jié)構(gòu)，絕熱材料各層粘結(jié)不牢就會(huì)產(chǎn)生脫粘。⑤層間粘結(jié)界面疏松。其是絕熱材料各層粘結(jié)不牢產(chǎn)生的疏松或固化壓力不足形成的分層和微孔現(xiàn)象。

藥柱缺陷［3］大致可以分為7種情況，即① 藥柱氣孔或孔洞。澆注期間如果排氣不好，氣體沒(méi)有徹底排除，待固化后就會(huì)形成氣孔。澆注過(guò)程中藥漿流動(dòng)性較差或芯模溫度與藥漿溫度不平衡就會(huì)造成鄰近芯模藥柱的孔洞。② 藥柱裂縫。推進(jìn)劑力學(xué)性能不良容易形成藥柱裂縫。③ 藥柱表面裂紋。拔模時(shí)的拉傷或溫度降低到超出環(huán)境溫度范圍，都會(huì)產(chǎn)生微裂紋。④ 夾雜。異物落入還沒(méi)有固化的藥柱會(huì)造成夾雜。⑤ 藥柱內(nèi)表面缺陷。貯存過(guò)程中藥柱內(nèi)表面出現(xiàn)的變形、脫濕或龜裂現(xiàn)象。⑥ 限燃層脫落。貯存老化會(huì)造成限燃層的脫落。⑦包覆套脫粘。貯存老化等原因會(huì)造成包覆套與襯層脫開(kāi)。

2 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)損傷的診斷探測(cè)方法

2.1 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描法（工業(yè)CT技術(shù)）［4］

計(jì)算機(jī)斷層掃描成像（CT）技術(shù)起源于X射線照相技術(shù)，應(yīng)用于復(fù)合材料研究已有十幾年歷史。CT檢測(cè)能夠給出被掃描物體斷層面內(nèi)材料密度的二維空間分布，通過(guò)分析斷層面內(nèi)密度分布，就可以獲得復(fù)合材料內(nèi)部密度均勻性、微孔隙體積含量與分布等方面的信息。該技術(shù)的特點(diǎn)是：① 高空間分辨率和密度分辨率（通常＜0.5%）。② 高動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍（從空氣到復(fù)合材料再到金屬材料）。③ 成像尺寸精度高。④ 在穿透能量足夠的情況下，不受試件幾何結(jié)構(gòu)限制。局限性表現(xiàn)為：檢測(cè)效率低、檢測(cè)成本高、雙側(cè)透射成像、不適合于平面薄板構(gòu)件的檢測(cè)以及大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。利用CT成像技術(shù)可以有效檢測(cè)先進(jìn)復(fù)合材料中的孔隙、夾雜、裂紋等缺陷，也可以測(cè)量材料內(nèi)部的密度分布情況，如材料均勻性、微孔隙含量等。

早在20世紀(jì)80年代初期，美國(guó)就率先研制出了用于檢測(cè)大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料殼體的工業(yè)CT設(shè)備，并逐漸將該技術(shù)應(yīng)用于其它先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)中。20世紀(jì)80年代中期，美國(guó)軍方將工業(yè)CT技術(shù)用于中小型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的絕熱層與殼體的粘接質(zhì)量、藥柱內(nèi)部的裂紋、氣孔、夾雜及藥柱與絕熱層之間的粘結(jié)等質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)（100%檢測(cè)或關(guān)鍵界面檢測(cè)），發(fā)現(xiàn)了許多常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法難以檢出的質(zhì)量問(wèn)題，從而使故障率從40%降到了8%，大大提高了固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性能。1982年，美國(guó)建成了世界上首臺(tái)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)的工業(yè)CT裝置AF／ACT－Ⅰ［5］，其射線源為420kV的X射線機(jī)，用于檢測(cè)1m以?xún)?nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)。1984年美國(guó)又研制成功了第二型機(jī)AF／ACT－Ⅱ，其射線源為16MeV的直線加速器，用于檢測(cè)直徑2340mm的MX導(dǎo)彈第二級(jí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。到1992年，美國(guó)空軍萊特實(shí)驗(yàn)所與先進(jìn)研究應(yīng)用公司已經(jīng)推出功率為60MeV的工業(yè)CT機(jī)，用于直徑3.8m、長(zhǎng)13.71m的大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)損檢測(cè)。該機(jī)可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的三維細(xì)化圖像，能查明裝藥氣孔、裝藥與絕熱層界面脫粘等缺陷。

隨后，英、法、日、印度等國(guó)也先后將工業(yè)CT檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量檢測(cè)［6］。目前，工業(yè)CT技術(shù)已用于直徑2 500mm固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量檢測(cè)。R.Oster等將CT檢測(cè)系統(tǒng)作為無(wú)損檢測(cè)手段，應(yīng)用于直升機(jī)纖維轉(zhuǎn)子葉片的整個(gè)壽命周期即開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和運(yùn)行維護(hù)階段，有助于提高復(fù)合材料構(gòu)件的質(zhì)量和監(jiān)控動(dòng)態(tài)載荷作用下的疲勞行為。在開(kāi)發(fā)研制階段，會(huì)產(chǎn)生降低強(qiáng)度的預(yù)浸層的偏移和波動(dòng)的疊層，這些復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的層板變形只能通過(guò)CT來(lái)檢測(cè)；為了優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，每個(gè)轉(zhuǎn)軸葉片都要采用CT檢測(cè)熟化過(guò)程后的偏析情況，斷層掃描圖像上可看到制造缺陷和纖維構(gòu)件橫斷面的偏析情況；在轉(zhuǎn)軸葉片的運(yùn)行階段，如發(fā)生超過(guò)極限載荷的應(yīng)變損傷時(shí)，CT用于檢測(cè)受損葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

我國(guó)也于90年代后期成功地將工業(yè)CT技術(shù)應(yīng)用于C／C復(fù)合材料、碳／酚醛復(fù)合材料等的檢測(cè)，解決了一些關(guān)鍵性的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)難題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。倪培君等用CT成像方法對(duì)一含鎢絲碳／碳復(fù)合材料試樣進(jìn)行缺陷檢測(cè)，從CT掃描圖像中清楚地看到鎢絲束的排布及斷束缺陷；他們還在某種型號(hào)炮彈上進(jìn)行了初步工業(yè)CT檢測(cè)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)某炮彈引信下面存在裝藥縮孔缺陷，這類(lèi)缺陷用射線照相的方法難以檢出。

將工業(yè)CT技術(shù)應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量檢測(cè)，實(shí)際測(cè)試證明，工業(yè)CT技術(shù)對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的絕熱層和藥柱中的氣孔、夾雜、裂紋及脫粘等常見(jiàn)缺陷具有很高的檢測(cè)靈敏度，并能準(zhǔn)確測(cè)定其尺寸和部位。用工業(yè)CT技術(shù)檢測(cè)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量是可行的，可以滿(mǎn)足較高的檢測(cè)要求，尤其是對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多界面的質(zhì)量檢測(cè)，是其它常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法無(wú)法比擬的。工業(yè)CT檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，不但是其它常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量檢測(cè)上的補(bǔ)充，而且對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和生產(chǎn)工藝的制定具有重要作用。

2.2 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲檢測(cè)技術(shù)，特別是超聲C掃描，由于顯示直觀、檢測(cè)速度快，已經(jīng)成為大型先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件普遍采用的檢測(cè)技術(shù)。應(yīng)用超聲縱波多次反射法，對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管金屬與非金屬?gòu)?fù)合構(gòu)件粘接界面進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果證明采用超聲縱波多次反射法能比較準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)被測(cè)件內(nèi)部的脫粘缺陷；經(jīng)與噴管解剖結(jié)果對(duì)照，脫粘位置和脫粘面積也與檢測(cè)結(jié)果吻合。

超聲波脈沖發(fā)射法最早用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)損檢測(cè)，對(duì)檢查固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與絕熱層之間的脫粘情況十分有效。為解決陣地綜合測(cè)試的技術(shù)問(wèn)題，美國(guó)曾在1976年采用聲全息法檢測(cè)民兵導(dǎo)彈多層脫粘及藥柱內(nèi)部老化裂紋［7］，但對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前、后端的脫粘及藥柱內(nèi)部的裂紋不適用。通過(guò)查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，日本航空宇宙技術(shù)研究所“固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)超聲波探傷”中報(bào)導(dǎo)，他們?cè)捎贸暡ǘ啻畏瓷浞ǔ晒Φ貙?duì)非金屬包覆層和鋼殼體粘接面進(jìn)行了檢測(cè)；經(jīng)過(guò)多年的研究，采用超聲縱波多次反射法對(duì)噴管金屬殼體與非金屬粘接界面的粘接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)已成功地用于產(chǎn)品的批量探傷。

2.3 低頻超聲波檢測(cè)方法

推進(jìn)劑組分與橡膠材料類(lèi)似，都是一種聲阻尼高的材料。因此，以前研究人員普遍認(rèn)為超聲波通過(guò)推進(jìn)劑傳播［8］是不太可能的，但是如果利用低頻探頭，這種方法就是可行的。研究人員目前研究了兩種超聲檢測(cè)方法：第一種是接觸法，第二種是非接觸法，示意圖如圖1所示。因?yàn)槌暡ㄔ谕ㄟ^(guò)裂紋時(shí)會(huì)發(fā)生反射并衰減，所以通過(guò)測(cè)量所接收到的經(jīng)過(guò)推進(jìn)劑的超聲波強(qiáng)度，就可以檢測(cè)出存在的缺陷。

2.3.1 接觸法

傳播探頭放置在推進(jìn)劑表面上，接收探頭放置在推進(jìn)劑表面的另一邊，圖1（a）為接觸法的示意圖。

圖1 接觸法與非接觸法示意圖

研究人員利用試件對(duì)這種方法進(jìn)行了評(píng)估。試件模擬了真實(shí)尺寸（厚約1 000mm）的固體推進(jìn)劑，在試件中人工制造了一些缺陷，圖2為試件中人造缺陷設(shè)置的示意圖。在所有的人造缺陷中，超聲波衰減了5～10dB。盡管發(fā)射波的強(qiáng)度隨著傳送距離的不同而不同，但研究人員還是能夠檢測(cè)出所存在的缺陷。這種方法的檢測(cè)能力大約為φ10mm，因此其檢測(cè)能力與X射線法相當(dāng)。

圖2 人造缺陷的設(shè)置

該方法已經(jīng)應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品中，試件與產(chǎn)品的差別在于固體推進(jìn)劑的外部有絕熱層和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體。圖3為接觸法用于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的示意圖。

圖3 接觸法用于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品檢測(cè)的示意圖

然而，這種方法操作時(shí)需要耦合材料。如果檢測(cè)是手動(dòng)進(jìn)行的，接收的強(qiáng)度將會(huì)不斷變化。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員又開(kāi)發(fā)了非接觸檢測(cè)法，其不需要耦合材料，還可以提高工作效率。

2.3.2 非接觸法

非接觸法使用一種裝置發(fā)射線性調(diào)頻脈沖，可以有效地改善信噪比。在非接觸法中，發(fā)射探頭和接收探頭不用放置在推進(jìn)劑上，超聲波通過(guò)周?chē)諝夂屯七M(jìn)劑進(jìn)行傳播。

研究人員利用試件對(duì)這種方法進(jìn)行了評(píng)估：首先測(cè)量超聲波通過(guò)周?chē)諝夂蟊唤邮艿降膹?qiáng)度以了解存在多大的聲阻尼；然后測(cè)量超聲波通過(guò)周?chē)諝夂屯七M(jìn)劑樣品后被接收到的強(qiáng)度；最后，研究了利用此方法檢測(cè)推進(jìn)劑中所存在缺陷的能力。

圖4為非接觸法對(duì)某試件的測(cè)量結(jié)果，由圖4可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)人造缺陷后，超聲波衰減了15～20dB。因此，利用非接觸法可以分辨出推進(jìn)劑上是否存在缺陷。

圖4 非接觸法對(duì)某試件的測(cè)量結(jié)果

研究人員已經(jīng)確定非接觸超聲波法可以應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上，推進(jìn)劑厚約300mm；利用非接觸超聲波法可以檢測(cè)推進(jìn)劑中20mm×20mm的缺陷。圖5為非接觸法測(cè)量某發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。其測(cè)量設(shè)備型號(hào)為SecondWave NCA1000；發(fā)射器脈沖為線性調(diào)頻脈沖；發(fā)射和接收探頭中心頻率均為100kHz，在空氣中的傳播距離均為20mm。

圖5 非接觸法測(cè)量某發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖

在非接觸超聲波檢測(cè)方法中，探頭不直接與發(fā)動(dòng)機(jī)接觸，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，從而提高工作效率。未來(lái)的研究重點(diǎn)在于將非接觸超聲波法用于推進(jìn)劑厚度約1 000mm的大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)上。

2.4 聲－超聲檢測(cè)技術(shù)

聲－超聲（AU）技術(shù)又稱(chēng)應(yīng)力波因子（SWF）技術(shù)。與通常的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不同，AU技術(shù)主要用于檢測(cè)和研究材料中分布的細(xì)微缺陷群及其對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能（強(qiáng)度或剛度等）的整體影響，屬于材料的完整性評(píng)估技術(shù)。采用聲－超聲振幅C掃描技術(shù)也能夠?qū)?fù)合材料與金屬材料間的粘接界面進(jìn)行有效檢測(cè)，而且克服了超聲反射技術(shù)信號(hào)清晰度不高、超聲透射技術(shù)傳感器可達(dá)（及）性差的缺點(diǎn)。目前聲－超聲技術(shù)的研究主要集中在物理傳播模型的建立上，以期在理論指導(dǎo)下合理解釋接收信號(hào)，進(jìn)一步改進(jìn)評(píng)估方法。

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體結(jié)構(gòu)多為層狀粘接結(jié)構(gòu)，各層界面的粘接失效是發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性破壞的關(guān)鍵形式之一。此外，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在應(yīng)用復(fù)合材料以減輕各部件整體重量和提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，其各向異性和較強(qiáng)的聲衰減性給檢測(cè)工作的可靠性提出了新的要求。

針對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究人員設(shè)計(jì)了復(fù)合材料殼體／絕熱層粘接結(jié)構(gòu)的檢測(cè)試件，并在試件上制作了一系列大小不等的圓形孔洞，以模擬發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際檢測(cè)中的常見(jiàn)孔洞缺陷，考察AU檢測(cè)技術(shù)對(duì)粘接結(jié)構(gòu)中此類(lèi)缺陷的檢出能力。

試驗(yàn)使用的HSD4超聲波發(fā)射／接收卡選定采樣頻率為25MHz。發(fā)射和接收探頭都選用寬帶窄脈沖縱波直探頭。耦合劑為機(jī)油，利用探頭和夾持支架的自重作為耦合壓力，減小了耦合壓力的變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。檢測(cè)時(shí)，將孔洞缺陷置于兩探頭中間，發(fā)射探頭和接收探頭分別接入超聲波發(fā)射／接收卡的信號(hào)輸入和輸出端。發(fā)射探頭和接收探頭的信號(hào)都被超聲波發(fā)射／接收卡采集，然后通過(guò)PCI接口傳到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行信號(hào)處理工作。聲－超聲檢測(cè)系統(tǒng)框圖如圖6所示。檢測(cè)試件由復(fù)合材料殼體和絕熱材料粘接而成。復(fù)合材料為高硅氧玻璃纖維／環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，絕熱層為三元乙丙橡膠。試件長(zhǎng)、寬均為280mm，復(fù)合材料厚度為5mm，絕熱層厚度為3mm，孔洞缺陷直徑由小到大分別為10，20，30mm。

圖6 聲－超聲檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

采用自適應(yīng)濾波法實(shí)現(xiàn)了對(duì)檢測(cè)信號(hào)的噪聲降解，采用小波變換實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的多分辨率分析。通過(guò)計(jì)算不同頻帶上信號(hào)的能量占總能量的比重可得，第三級(jí)頻帶上信號(hào)的能量占比最大，代表了信號(hào)的主要特征信息，故定義這一級(jí)頻帶為信號(hào)的特征頻帶。構(gòu)建能量積分SWF，對(duì)信號(hào)的特征頻帶進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)SWF的數(shù)值可以判斷試件有無(wú)孔洞缺陷，并可對(duì)孔洞缺陷大小作定性判斷。試驗(yàn)表明，AU技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)粘接質(zhì)量的有效檢測(cè)。

2.5 激光全息（散斑）無(wú)損檢測(cè)法

激光全息無(wú)損檢測(cè)法的基本原理是：對(duì)被檢測(cè)構(gòu)件施加一定載荷后（加力載荷或熱載荷），構(gòu)件表面的位移變化與材料內(nèi)部是否存在分層性缺陷及構(gòu)件的應(yīng)力分布有關(guān)，內(nèi)部存在分層性缺陷及應(yīng)力集中區(qū)的位移量大于其它區(qū)域的位移量。雖然該方法對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部宏觀缺陷的檢測(cè)能力與可靠性均低于超聲波檢測(cè)法，但它可全面檢測(cè)復(fù)合材料構(gòu)件承載狀況下的應(yīng)力分布情況，所獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)高于目前普遍采用的在構(gòu)件部分點(diǎn)用電測(cè)方法獲得的數(shù)據(jù)。

與其它檢測(cè)方法相比，激光全息檢測(cè)是一種干涉計(jì)量術(shù)，其干涉計(jì)量精度與激光波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)相同，因此極微?。ㄎ⒚讛?shù)量級(jí)）的變形也能被檢測(cè)出來(lái)；由于激光作為光源，而激光的相加長(zhǎng)度很大，可以檢驗(yàn)大尺寸產(chǎn)品；對(duì)被檢對(duì)象沒(méi)有特殊要求，可對(duì)任何材料和粗糙表面進(jìn)行檢測(cè)；可借助干涉條紋的數(shù)量和分布來(lái)確定缺陷的大小、部位和深度；直觀感強(qiáng)、非接觸檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果便于保存。激光全息無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域涉及航空航天產(chǎn)品中常見(jiàn)的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)脫膠缺陷、復(fù)合材料層壓板分層缺陷、火箭推進(jìn)劑藥柱中的裂紋和分層及飛機(jī)輪胎中的胎面脫粘缺陷的檢測(cè)等［10］。

英國(guó)Loughborough大學(xué)1978年開(kāi)發(fā)了電子散斑干涉技術(shù)［11］，現(xiàn)已應(yīng)用于許多復(fù)合材料，特別是剝離夾層組件的檢測(cè)。目前Loughborough大學(xué)研發(fā)的電子散斑圖案干涉儀可以進(jìn)行特定的無(wú)損檢測(cè)。

對(duì)于固體發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，激光全息技術(shù)是利用光學(xué)干涉原理波前記錄和再現(xiàn)的一門(mén)科學(xué)。當(dāng)固體推進(jìn)劑藥柱受力時(shí)（機(jī)械力、抽真空和熱應(yīng)力等），藥柱內(nèi)部缺陷的外表面將發(fā)生異常變形，產(chǎn)生不同程度的位移。這在全息圖相應(yīng)部位會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的突變或一些封閉的不規(guī)則環(huán)形，觀察變形前后的全息圖，便可確定缺陷的有無(wú)。激光全息技術(shù)將激光全息照相和干涉測(cè)量結(jié)合起來(lái)，在量值（變形量）測(cè)量精確度上超過(guò)其它方法。該技術(shù)主要用于固體推進(jìn)劑藥柱的缺陷及包覆套脫落的檢測(cè)，靈敏度較高。

3 結(jié)論與建議

（1）針對(duì)不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)，確定各自理想的檢測(cè)設(shè)備和探傷工藝。綜合應(yīng)用超聲、內(nèi)窺鏡、激光全息和X射線檢測(cè)等多種方法對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。為提高檢測(cè)效率、降低檢測(cè)成本，可由抽檢得到的先驗(yàn)知識(shí)確定發(fā)動(dòng)機(jī)需要檢查的關(guān)鍵部位，然后以各關(guān)鍵部位為中心檢查相鄰部位的缺陷情況；如果發(fā)現(xiàn)缺陷則繼續(xù)以此位置為中心開(kāi)始檢查，如果沒(méi)有缺陷則進(jìn)行下一個(gè)關(guān)鍵部位的檢查，從而制定出科學(xué)合理的探傷工藝。

（2）檢測(cè)設(shè)備的小型化、機(jī)動(dòng)化。采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為推進(jìn)裝置的導(dǎo)彈和其它武器大多都是在作戰(zhàn)陣地進(jìn)行發(fā)射的。因此，發(fā)展小型化的機(jī)動(dòng)無(wú)損檢測(cè)設(shè)備是保證安全發(fā)射的需要。

（3）檢測(cè)設(shè)備的計(jì)算機(jī)化。要求設(shè)備抗干擾能力強(qiáng)，檢測(cè)精度高，速度快，可全面采集、存儲(chǔ)和分析各種數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和再現(xiàn)，使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)逐步走上自動(dòng)化、數(shù)字化的軌道。

（4）檢測(cè)設(shè)備的配套系統(tǒng)建設(shè)。通過(guò)提高檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)化管理水平，如采用發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)滾轉(zhuǎn)與定位支架、射線照相檢測(cè)的膠片自動(dòng)裝卸傳送系統(tǒng)等配套設(shè)備，將大大提高檢測(cè)效率。

（5）檢測(cè)結(jié)果的定量判斷。除工業(yè)CT方法外，其它探傷手段得到的檢測(cè)結(jié)果（如數(shù)字圖像、底片和檢測(cè)數(shù)據(jù)等）很難給出缺陷的定量判斷。依據(jù)檢測(cè)結(jié)果給出缺陷的位置、大小及其性質(zhì)，對(duì)于固體發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)損檢測(cè)顯得尤為重要。

［1］ 邢耀國(guó).固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和結(jié)構(gòu)缺陷判廢標(biāo)準(zhǔn)研究的發(fā)展和展望［J］.推進(jìn)技術(shù)，1996，17（4）：86－90.

［2］ 趙慧蓉.固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管粘接界面的超聲檢測(cè)［J］.固體火箭技術(shù)，2000（2）：23－74.

［3］ 隋玉堂，楊興根.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)界面脫粘分析及檢測(cè)新方法［J］.飛航導(dǎo)彈，2001（1）：43－48.

［4］ 王增勇，湯光平，李建文，等.工業(yè)CT技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用［J］.無(wú)損檢測(cè)，2010，32（7）：29－33.

［5］ 馮振光.用于大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)損檢測(cè)的X射線層析儀［J］.固體火箭技術(shù)，1993（1）：105.

［6］ 郭長(zhǎng)運(yùn).固體發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)CT探測(cè)系統(tǒng)［J］.推進(jìn)技術(shù)，1987（6）：92－96.

［7］ 陸銘慧，陳以方.固體藥柱的超聲特征掃描成像檢測(cè)［J］.固體火箭技術(shù)，2007，30（5）：459－462.

［8］ 黨長(zhǎng)久，李明軒.超聲在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.應(yīng)用聲學(xué)，1994，14（5）：32－35.

［9］ 楊青，劉穎韜.航空航天領(lǐng)域中超聲波C掃描檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用［J］.無(wú)損檢測(cè)，2012，34（7）：56－59.

［10］ 劉懷喜，張恒，馬潤(rùn)香.復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)方法［J］.無(wú)損檢測(cè)，2003，25（12）：31－34.

［11］ 張毅，蔡靈倉(cāng)，畢延.固體超聲聲速的脈沖反射法測(cè)量［J］.無(wú)損檢測(cè)，2010，32（6）：17－20.