红外热像检测方法在飞机维修检测中的应用

新型的大型运输机越来越多的采用复合材料。复合材料是一种新型工程材料，具有优良的物理和力学性能，与传统的飞机金属材料相比，其比强度和比模量高，抗疲劳性能好，减震和耐热性能好，易于加工成型，广泛应用于制造飞机的舵面、襟翼、副翼、隔板、雷达罩等，在新投入运营的波音787 飞机上，碳纤维增强塑料已经用于机身、机翼等主要受力结构。复合材料构件在服役过程中受到动态载荷、雨水侵蚀、外物(鸟和冰雹等)的撞击作用会产生分层、脱胶、积水、纤维断裂等损伤。过去，对复合材料的检测大多采用X 射线和超声/声振检测。X 射线检测的*大问题在于X 射线对人体具有较大的危害，因此，X 射线检测时，飞机工作现场的无关人员必须撤离辐射区域，这就使得X 射线检测必须单独占用维修周期，延长了飞机的停场时间。即便如此，从事X 射线检测的探伤人员仍然会受到辐射伤害。同时，X 射线检测效率低，作业难度大，成本高，需要多人配合作业，因此至今也仅仅在民航一些大型维修企业才拥有该项能力。超声/声振法检测虽然对人体和环境都无危害，但该方法基本属于点检测，需要一个点一个点进行检测，对于大面积的复合材料构件检测效率极低，费工费时，且容易漏检。红外热像检测是以红外辐射的原理为基础，运用红外辐射测量分析方法和技术对设备、材料及物体的表面温度场的分布和变化进行测量和分析的综合工程技术，可以通过该技术对物体内部的变化进行分析和研究。红外热像检测集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外辐射，将其以热像的形式显示出来，从而根据物体表面的温度分布情况，判断其内部变化。红外热像检测是面扫描，一次可以检测一片较大的面积。与超声/声振、射线等常规检测方法相比，不仅具有准确、快速、效率高等优点，而且对环境无污染，对人体无伤害。正因为上述原因，红外热像检测越来越引起人们的注意，并得到广泛应用。在航空领域对大型复合材料构件其优势更为突出，这对于提高航空器现场检测效率、缩短飞机停场周期具有重要意义。目前，欧洲空中客车公司已在维修手册中指定使用红外热像方法检测方向舵、升降舵等复合材料部件。波音系列飞机维修也涉及红外热像检测，随着空客380 和波音787 等大量采用复合材料的大型客机服役，红外热像检测方法将越来越多地应用于航空器无损检测。目前，国航、南航、东航等集团公司的维修基地以及厦门太古飞机维修有限公司等维修单位都已经开展了这项工作。相信不久，许多维修单位都将建立红外热像检测能力。图1 是红外热像检测升降舵复合材料蜂窝结构积水情况；图2 是红外热像仪显示的检查结果，其中阴影部位是积水区域。

         图1 红外热像检测飞机升降舵                             图2 红外热像检测发现的升降舵蜂窝结构积水


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