航空裝備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)v

　　雖然近一二十年來(lái)，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，傳統(tǒng)制造業(yè)正面臨IT 產(chǎn)業(yè)的巨大挑戰(zhàn)，但是，裝備制造水平，特別是大型裝備制造水平仍然是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的最重要的標(biāo)志。作為同裝備全壽命過(guò)程的安全、質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其發(fā)展水平又是衡量一個(gè)國(guó)家裝備制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)代化必須是以可靠的現(xiàn)代化和安全的現(xiàn)代化為基礎(chǔ)，前者必須是以制造業(yè)為本，這是立國(guó)之本，也是實(shí)現(xiàn)一個(gè)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，而后者的重要保障條件是事關(guān)國(guó)計(jì)民生的重大裝備的核心和關(guān)鍵制造技術(shù)能掌握在自己手中。在航空工業(yè)上，這一點(diǎn)尤其突出。航空制造技術(shù)已作為我國(guó)未來(lái)十大重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，其安全性和可靠性更加重要。雖然總體水平遠(yuǎn)落后于美國(guó)和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，但商用大飛機(jī)項(xiàng)目的上馬以及珠海航空工業(yè)城的建立卻標(biāo)志著我國(guó)航空制造業(yè)突飛猛進(jìn)的時(shí)代即將來(lái)臨。與此相聯(lián)系，在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，航空無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也必然會(huì)有一個(gè)快速、穩(wěn)定和持久的發(fā)展期。

　　延長(zhǎng)包括飛機(jī)在內(nèi)的航空裝備的安全使用期是現(xiàn)代航空裝備的發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)損檢測(cè)（NDT）或無(wú)損評(píng)價(jià)（NDE）技術(shù)在航空裝備的全壽命過(guò)程中起著極其重要的作用，它對(duì)保證飛行安全、延長(zhǎng)飛機(jī)壽命都具有非常重要的意義。隨著在航空技術(shù)中采用損傷容限理論替代過(guò)去的安全壽命設(shè)計(jì)理論，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在航空裝備中的應(yīng)用觀點(diǎn)也發(fā)生了根本性的變化，這就是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)當(dāng)對(duì)裝備的全壽命（從搖籃到墳?zāi)梗┴?fù)責(zé)，它不但應(yīng)當(dāng)能（實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義下的）檢測(cè)出已經(jīng)存在的缺陷或裂紋，還應(yīng)當(dāng)能對(duì)裂紋發(fā)展規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，以保證損傷容限理論的正確實(shí)施。

　　無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)典型的具有低投入、高產(chǎn)出特點(diǎn)的工程應(yīng)用技術(shù)。我們很難找到其他任何一個(gè)應(yīng)用學(xué)科分支，其涵蓋的技術(shù)知識(shí)之淵博、覆蓋的基本研究領(lǐng)域之眾多、所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域之廣泛能與無(wú)損檢測(cè)相比。1982年10月，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)的里根在發(fā)給美國(guó)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)（ASNT） 成立20周年的賀電中曾說(shuō)過(guò)，（無(wú)損檢測(cè)）能給飛機(jī)和空間飛行器、發(fā)電廠、船舶、汽車和建筑物等帶來(lái)更大程度的可靠性，沒(méi)有無(wú)損檢測(cè)（美國(guó)）就不可能享有目前在飛機(jī)、船舶和汽車等眾多領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的領(lǐng)先地位［3］。作為一門應(yīng)用性極強(qiáng)的技術(shù)，只有與國(guó)家大型工程項(xiàng)目結(jié)合，解決國(guó)家大型和重點(diǎn)工程項(xiàng)目中急需解決的安全保障問(wèn)題，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)才能有用武之地和廣闊的發(fā)展空間。

　　航空裝備的無(wú)損檢測(cè)涉及面很廣，它包括航空材料的檢測(cè)、航空結(jié)構(gòu)件制造過(guò)程的檢測(cè)和在役設(shè)備（飛機(jī)）的檢測(cè)等，雖然都屬無(wú)損檢測(cè)，但其檢測(cè)重點(diǎn)和涵蓋的領(lǐng)域有著很大差別。本文在論及航空裝備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的時(shí)候，重點(diǎn)將放在在役裝備的檢測(cè)（或外場(chǎng)檢測(cè)）上，這可能也是一個(gè)最富挑戰(zhàn)的研究和發(fā)展領(lǐng)域。

　　航空裝備無(wú)損檢測(cè)工作的主要特點(diǎn)

　　航空裝備的無(wú)損檢測(cè)面臨一些特殊的情況，主要有：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，（除生產(chǎn)線外）大多情況下自動(dòng)設(shè)備不一定能發(fā)揮太多作用。（2）材料范圍廣，包括鋁合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料等，而適合不同材料的檢測(cè)方法也會(huì)有所不同。例如復(fù)合材料，其故障現(xiàn)象特殊，最有威脅的缺陷是分層、基體開(kāi)裂和纖維斷裂，同時(shí)因聲各向異性且聲波衰減系數(shù)特別大，給常規(guī)超聲波檢測(cè)帶來(lái)了困難。鈦合金是非磁性材料，但屬于粗晶結(jié)構(gòu)，超聲和渦流檢測(cè)都面臨一些新的問(wèn)題。（3）對(duì)象復(fù)雜。無(wú)論是老舊飛機(jī)還是新機(jī)，很多情況下檢測(cè)的可達(dá)性差，特別是葉片、壓氣機(jī)盤和渦輪盤等部位，這也給在役檢測(cè)工作帶來(lái)很大困難。（4）需要對(duì)領(lǐng)先飛行飛機(jī)的一些特殊部位、特殊區(qū)域和可能的缺陷檢測(cè)方法進(jìn)行預(yù)先研究。由于缺少相關(guān)資料，該項(xiàng)工作往往需要在現(xiàn)有檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行許多預(yù)先研究，因而風(fēng)險(xiǎn)往往較大。

　　我國(guó)航空裝備無(wú)損檢測(cè)工作現(xiàn)狀

　　航空領(lǐng)域一直是我國(guó)開(kāi)展無(wú)損檢測(cè)理論和應(yīng)用研究最普遍、最活躍的部門。航空裝備無(wú)損檢測(cè)工作應(yīng)當(dāng)遵循的原則是，尋找適合且有效的方法，而不是盲目走高、精、尖之路；要用“對(duì)”的，不盲目追求“貴”的！例如民用航空，目視（包括借助儀器的目視）可能占到其無(wú)損檢測(cè)工作量的70%以上，目視加常規(guī)可能占到90%以上。當(dāng)然，由于航空裝備的特殊性和對(duì)高安全性、高可靠性的需求，最新、最先進(jìn)的檢測(cè)方法往往首先在航空部門得到應(yīng)用（結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、脈沖渦流、激光和紅外成像等技術(shù)），但那是實(shí)際檢測(cè)中一些特殊部位或特殊場(chǎng)合提出的需求，而不是為了應(yīng)用新技術(shù)而使用新技術(shù)。

圖1 由AE預(yù)報(bào)的飛機(jī)某墻關(guān)鍵裂紋

　　郭廣平等長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)激光錯(cuò)位散斑干涉技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究。對(duì)于C夾層雷達(dá)罩峰窩結(jié)構(gòu)，制造過(guò)程中存在的弱脫粘缺陷用常規(guī)超聲波C掃描技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)，他們研制的真空加載激光散斑干涉系統(tǒng)可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)緊貼型弱脫粘缺陷實(shí)施檢測(cè)，該技術(shù)可用于雷達(dá)罩上蒙皮與峰窩之間的脫粘、中蒙皮與上側(cè)峰窩之間的脫粘檢測(cè)，其檢測(cè)能力達(dá)到工應(yīng)用水平。