張建新，王一寧，郭強(qiáng)

（中國飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089）

隨著航空航天等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隱身技術(shù)在新一代飛行器中的應(yīng)用日益廣泛。隱身涂層作為一種操作簡單、成本低廉、適應(yīng)性強(qiáng)的隱身模式已經(jīng)在航空航天、軍事裝備等方面得到了廣泛應(yīng)用。顯而易見，隱身材料的發(fā)展不僅標(biāo)志著一個國家科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步，而且關(guān)系到國防力量的鞏固，現(xiàn)階段存在巨大的生存和發(fā)展空間。

科學(xué)、專用的維護(hù)技術(shù)，將極大提高隱身涂層維修的質(zhì)量和效率。無損檢測技術(shù)是一門新興的綜合性應(yīng)用科學(xué)，可以在不破壞隱身涂層的前提下就可以對其進(jìn)行百分之百的檢測等優(yōu)點(diǎn)，借以評價隱身涂層的完好性、可靠性及力學(xué)、物理性能等，成為外場實(shí)施隱身涂層維護(hù)保障的重要監(jiān)測手段，以彌補(bǔ)現(xiàn)階段基于目視檢查隱身涂層缺陷的不足。

根據(jù)涂層檢測通用要求，以及低可探測改裝平臺的特點(diǎn)，確定以下幾種檢測方向，以判斷隱身涂層狀態(tài)，如表1所示。

表1 檢測手段選取要考量的因素

常規(guī)無損檢測方法及針對隱身涂層實(shí)用性分析如下。

1 磁粉檢測

由鐵磁性材料制造的被檢件被磁化后，當(dāng)被檢件存在缺陷時，由于缺陷內(nèi)部介質(zhì)相比被檢件基體材料，其磁導(dǎo)率、磁阻方面存在差異，因此，磁感應(yīng)線通過缺陷時往往發(fā)生彎曲，逸出零件表面形成可檢測的漏磁場。此時，將磁粉或磁懸液施加到被檢件表面，在缺陷處的磁粉就會被漏磁場磁化，形成N極、S極，并沿著漏磁場的磁感應(yīng)線方向排列堆積起來，吸附在缺陷處形成磁痕，從而顯示出缺陷的位置、形狀和大小等特征。

磁粉檢測只適用于檢測鐵磁性材料表面及近表面缺陷，不適用于非鐵磁性材料。隱身涂層為非鐵磁性材料，無法直接使用磁粉檢測。

2 渦流檢測

渦流檢測的原理是渦流效應(yīng)。當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近被檢件時，由于線圈磁場的作用，被檢件會感生出渦流。渦流特性受到被試件導(dǎo)電性能的影響，又使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化。因此，通過測定檢測線圈阻抗的變化，就可以判斷被檢件有無缺陷，這就是利用渦流方法檢測金屬或合金材質(zhì)的基本原理。

隱身涂層是噴涂在鋁合金基體上的電損耗型吸波材料，對感應(yīng)產(chǎn)生的渦流有較大程度的吸收作用，同時飛機(jī)蒙皮表面形狀復(fù)雜，曲率大。在實(shí)際使用中檢查效率低，易誤判，也難以判斷缺陷的形狀與大小。

3 超聲檢測

用探頭向被檢件發(fā)射超聲波，超聲波在被試件內(nèi)部傳播時遇到不同界面有不同的回波，從而檢測到被檢件內(nèi)部缺陷，根據(jù)回波信號的特征判斷被試件缺陷特征。

超聲檢測適用于隱身涂層的檢測。目前的應(yīng)用要結(jié)合目視檢查中對懷疑部位的重點(diǎn)檢查和確認(rèn)。超聲檢測在隱身涂層外場維護(hù)應(yīng)用時有以下問題需要解決：

飛機(jī)蒙皮表面形狀復(fù)雜、曲率大，需要進(jìn)一步研究超聲檢測在形狀復(fù)雜區(qū)域的特點(diǎn)。

尋找一種合適的耦合劑，隱身涂層表面的疏水特性導(dǎo)致水作為耦合劑無法完成飛機(jī)蒙皮多方向檢測的需求。

4 紅外檢測

是利用紅外輻射特性的分析技術(shù)和方法應(yīng)用于被檢件的無損檢測的一個綜合性工程應(yīng)用。通過對被檢件紅外輻射特性的確定和分析，是確定和判斷其熱狀態(tài)的良好途徑。

紅外檢測與其他常規(guī)檢測技術(shù)相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：操作安全；靈敏度高；檢測效率高。同時，在外場應(yīng)用中存在問題：由于外場環(huán)境復(fù)雜，外界輻射的變化會影響紅外檢測的靈敏度；同時紅外檢測設(shè)備體積大，不便于外場開展。目前，紅外檢測應(yīng)用于對隱身涂層樣板的檢測。未來隨著紅外檢測技術(shù)的發(fā)展，對低可探測改裝平臺的整機(jī)紅外檢測將是發(fā)展的必然趨勢。

5 微波檢測

微波檢測技術(shù)的工作頻率與隱身涂層的工作頻率相重合，大部分微波信號和攜帶的信息會被涂層吸收。為了提高分辨率需要加大微波的強(qiáng)度，可能會造成輻射傷人的危險。對此方法需要做深入的適應(yīng)性研究，目前不適用于本隱身涂層應(yīng)用。

6 聲發(fā)射技術(shù)

通過對聲發(fā)射信號的處理和分析來評價缺陷的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，并確定缺陷位置被檢件受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。利用聲發(fā)射技術(shù)可以對缺陷進(jìn)行判斷和預(yù)報，并對材料和構(gòu)件進(jìn)行評價。

聲發(fā)射的實(shí)質(zhì)是物體受到外力或內(nèi)力作用時，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻及各種缺陷的存在造成應(yīng)力集中，從而使局部應(yīng)力分布不穩(wěn)定。當(dāng)這種不穩(wěn)定應(yīng)力分布狀態(tài)所積蓄的應(yīng)變能達(dá)到一定程度時，就會發(fā)生應(yīng)力的重新分布，再達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。在這一過程中往往伴隨有范性流變、微觀龜裂、位錯發(fā)生與堆積，以及裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展，這實(shí)際上就是應(yīng)變能的釋放過程。這種被釋放的應(yīng)變能，一部分是以應(yīng)力波的形式發(fā)射出去，由于最先注意到應(yīng)力波發(fā)射現(xiàn)象的是人耳聽覺領(lǐng)域內(nèi)的聲波，所以就稱它為聲發(fā)射。

聲發(fā)射檢測發(fā)展而來的敲擊法在低可探測改裝平臺外場檢測中得到了實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，檢測結(jié)果良好。

7 針對隱身涂層采用的無損檢測方法

敲擊探測器通過配置電子控制敲擊錘、敲擊力傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)字顯示和存儲系統(tǒng)（如圖1），可以實(shí)現(xiàn)量化檢測信號以及缺陷報警、圖示、分析和存儲功能。它有效解決了傳統(tǒng)人工敲擊法受環(huán)境噪音、長時間聽力和手工操作的生理疲勞和誤判，進(jìn)而提高了檢測效率，避免人工漏檢，定量檢測結(jié)果。通過它的分析和存儲功能實(shí)現(xiàn)檢測的信息化、自動化和標(biāo)準(zhǔn)化，為使用單位的管理和標(biāo)準(zhǔn)建立提供依據(jù)。

圖1 敲擊探測設(shè)備

敲擊探測器檢測法具有體積小巧緊湊、重量輕、操作簡單；可定量顯示缺陷大小；可對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和傳輸；可在任何噪聲環(huán)境中使用等優(yōu)點(diǎn)。

8 結(jié)語

與普通軍機(jī)或民航飛機(jī)相比，隱身飛機(jī)吸波涂層的維護(hù)技術(shù)有其特殊性，同時，隱身飛機(jī)在國內(nèi)是一個剛剛起步的全新機(jī)種，如何最低限度影響飛機(jī)隱身能力的前提下實(shí)現(xiàn)隱身飛機(jī)的日常維護(hù)，在國內(nèi)都是一個全新的領(lǐng)域。

無損檢測技術(shù)是應(yīng)用物理、電子與材料學(xué)等各門學(xué)科相互滲透和結(jié)合的產(chǎn)物。隨著無損檢測技術(shù)日益廣泛的綜合應(yīng)用，為緊跟國內(nèi)外隱身材料技術(shù)發(fā)展，進(jìn)一步科學(xué)檢測涂層，本文對比聲學(xué)、光學(xué)、射線等新的無損檢測技術(shù)的幾種應(yīng)用，綜合考慮選擇超聲檢查法和敲擊法作為隱身涂層外場維護(hù)檢測方法。