周勝蘭

在對(duì)飛機(jī)的檢測(cè)中，無損檢測(cè)是一種非常重要的手段。所謂無損檢測(cè)，是指以不損壞目前及將來使用功能和使用可靠性的方式，對(duì)材料、制件進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)、幾何特性測(cè)量、化學(xué)成分分析、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化表征，并進(jìn)而就材料或制件對(duì)特定應(yīng)用的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

近年來，隨著復(fù)合材料在商用飛機(jī)上的用量不斷增加，復(fù)合材料的無損檢測(cè)引起了業(yè)界的高度關(guān)注。

由于具有比強(qiáng)度和比剛度高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，先進(jìn)復(fù)合材料正成為新一代民用飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料，如波音787、空客A350等機(jī)型的復(fù)合材料設(shè)計(jì)用量已經(jīng)達(dá)到或超過結(jié)構(gòu)重量的50%。從某種程度上說，復(fù)合材料用量已經(jīng)成為現(xiàn)代商用飛機(jī)先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)志。

與傳統(tǒng)的金屬材料結(jié)構(gòu)相比，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是一種通過基體-增強(qiáng)物之間的物理結(jié)合和鋪層設(shè)計(jì)，來達(dá)到預(yù)期性能的集材料和工藝于一體的新型材料結(jié)構(gòu)。因此，復(fù)合材料的無損檢測(cè)不能簡(jiǎn)單沿用金屬材料檢測(cè)的方法，而必須根據(jù)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用新的無損檢測(cè)技術(shù)和方法。

近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)復(fù)合材料的無損檢測(cè)主要采用了超聲檢測(cè)、空氣耦合超聲檢測(cè)、激光超聲檢測(cè)、相控陣超聲檢測(cè)、紅外熱成像檢測(cè)、激光全息（散斑）檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)等方法。作為行業(yè)龍頭，美國(guó)波音公司在復(fù)合材料的無損檢測(cè)方面積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，其在787客機(jī)上的一些創(chuàng)新做法值得我們借鑒。

787在設(shè)計(jì)時(shí)采用了電子化結(jié)構(gòu)，使得更多的系統(tǒng)處于電子監(jiān)控之下，以電子監(jiān)控取代過去的目視檢查，并在復(fù)合結(jié)構(gòu)中嵌入了先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化大大減輕了運(yùn)營(yíng)商定期檢修的負(fù)擔(dān)。787的無損檢測(cè)除了通用部分外，幾乎沒有涉及具體位置的檢測(cè)。

射線檢測(cè)部分。787無損檢測(cè)的射線檢測(cè)部分所涉及的檢查方法與傳統(tǒng)機(jī)型一致。

超聲檢測(cè)部分。787無損檢測(cè)的超聲檢測(cè)部分針對(duì)不同的檢測(cè)要求和檢測(cè)環(huán)境引入了新的檢測(cè)技術(shù)。例如，針對(duì)BMS 8-276材料的損傷檢測(cè)及膠接修補(bǔ)檢測(cè)，除了增加A掃描外，還增加了超聲相控陣C掃描；針對(duì)BMS 8-276材料蒙皮與加強(qiáng)條的脫膠檢測(cè)，引入了一種新的滾輪式探頭，這種探頭可以快速且高質(zhì)量地完成掃查；針對(duì)BMS 8-276材料機(jī)身蒙皮、機(jī)翼或者尾部結(jié)構(gòu)等大面積檢測(cè)離層，波音引入了件號(hào)為MAUS V的檢測(cè)系統(tǒng)，該檢測(cè)系統(tǒng)為C掃描系統(tǒng)，采用水作為耦合劑；針對(duì)BMS 8-276材料大面積檢測(cè)離層及蒙皮與加強(qiáng)條脫膠，采用OMNISCAN系列儀器，搭配滾輪式超聲相控陣探頭，可以非常高效地完成大區(qū)域掃查；針對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)蒙皮與芯的脫膠檢測(cè)，引入了一種C掃描檢測(cè)方法，這種檢測(cè)方法相比傳統(tǒng)方法具有更高的檢測(cè)靈敏度；針對(duì)BMS 8-276檢測(cè)離層及蒙皮與加強(qiáng)條脫膠的情況，波音還引入了一種超聲相機(jī)檢測(cè)技術(shù)，該檢測(cè)技術(shù)可以采用多種顯示方式，檢測(cè)結(jié)果顯示直觀。

渦流檢測(cè)部分。787無損檢測(cè)的渦流檢測(cè)部分與傳統(tǒng)機(jī)型分別在延展鋁箔表面的漆層厚度測(cè)量及鈦合金的近表面裂紋檢測(cè)有所不同。對(duì)于延展鋁箔表面的漆層厚度測(cè)量，波音所使用的儀器為常規(guī)的涂層測(cè)厚儀，如福斯特公司生產(chǎn)的FMP系列儀器。該測(cè)量的典型應(yīng)用區(qū)域?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)整流罩等有延展鋁箔覆蓋的區(qū)域。對(duì)于鈦合金的近表面裂紋檢測(cè)，所使用的儀器和探頭與鋁合金近表面裂紋檢測(cè)類似。

紅外檢測(cè)部分。對(duì)于787，由于其鋁合金使用量的大幅減少及復(fù)合材料使用量的大幅增加，其非例行工作將轉(zhuǎn)為復(fù)合材料脫膠、分層、雷擊及意外撞擊等損傷的修復(fù)。除了一般的復(fù)合材料損傷檢測(cè)方法外，波音對(duì)787的結(jié)構(gòu)檢測(cè)還提供了一種新的實(shí)心層壓結(jié)構(gòu)復(fù)合材料損傷快速檢測(cè)方法。該方法采用斜坡?lián)p傷檢測(cè)儀，可以在目視發(fā)現(xiàn)損傷后，用該儀器快速測(cè)量隱藏?fù)p傷或分層的范圍。