對飛機的復合材料進行無損粘接檢測

應用

要保證航天飛機的復合材料結(jié)構在整個在役過程中的完整性,，材料的完好粘接狀態(tài)至關重要,。為此，我們開發(fā)了用于在維護過程中評估材料粘接質(zhì)量的無損檢測（NDT）方法,。這則應用注釋回顧了最近為提高檢測的可靠性而開發(fā)的多種方法,。

背景

目前在飛機制造過程中對復合材料的使用急劇增長,。各大主要機身制造商,，如：波音（Boeing）和空中客車（Airbus）,，在他們各自的商業(yè)飛機制造中，已經(jīng)極大地增加了對復合材料的使用,。Boeing 787的整個機身幾乎都是由復合材料制成，而Airbus A380和A350也添加了大量的復合材料結(jié)構,。支線和商用噴氣式飛機制造商在制造各自的飛機時,，也增加了對復合材料的使用,。在飛機的制造上,，也出現(xiàn)了同樣的復合材料使用增長的現(xiàn)象,，如：F22戰(zhàn)斗機和A400運輸機,。

由于飛機的結(jié)構很容易受到撞擊和雷擊,，因此需要使用一些可靠有效的無損檢測方式（NDT）,，對飛機受到撞擊后可能出現(xiàn)的損傷進行快速評估。這些由各地的NDT檢測人員所使用的方法和儀器,，一定要簡單好用,，以確保在飛機的維護核查過程中，獲得一致性的檢測結(jié)果,。

飛機受到撞擊后,，可能會使其復合材料結(jié)構出現(xiàn)不同類型的損傷。損傷的情況會根據(jù)復合材料部件的特性,、組成材料及密度而不同,。復合材料層壓結(jié)構受到撞擊后產(chǎn)生的缺陷，主要是機身的各種層壓材料之間以及與機翼蒙皮之間的分層缺陷,。不過撞擊也會引起蒙皮與加強筋之間的脫粘,。這種脫粘情況會極大地傷害飛機結(jié)構的完整性。B787型和A350型飛機的機身主要為層壓結(jié)構,。

在層壓碳皮之間的帶有蜂窩夾芯（NOMEX等）的復合材料夾層結(jié)構中,，撞擊結(jié)果會表現(xiàn)為不同類型的損傷。在飛機遭到撞擊后,，可能會出現(xiàn)以下缺陷：

A型：平行于表面的外部CFRP蒙皮的多層材料之間出現(xiàn)分層缺陷

B型：外側(cè)蒙皮與蜂窩芯之間的脫粘缺陷

C型：平行于檢測表面的蜂窩芯出現(xiàn)裂紋

D型：平行區(qū)域的蜂窩芯被碾碎

E型：內(nèi)側(cè)蒙皮與蜂窩芯之間的脫粘缺陷

F型：蜂窩芯中有流體侵入

奧林巴斯的Bondmaster 600 是一款使用一發(fā)一收模式,、機械阻抗分析（MIA）和諧振檢測方式對復合材料進行檢測的多模式超聲粘接檢測儀器。很久以前這款儀器就用于對大多數(shù)現(xiàn)有的飛機進行檢測,，只是最近又開發(fā)出了借助這款儀器完成的新的檢測方式,。

一發(fā)一收模式用于檢測帶有蜂窩結(jié)構的復合材料。發(fā)射器將聲能傳送到工件內(nèi),，然后,，接收器再接收反射回來的聲能。在粘接完好的條件下,，部分聲能由于蜂窩結(jié)構的吸收而產(chǎn)生衰減,。當探頭被放置在脫粘區(qū)域上時，返回到接收器的聲能會變得很大,，并會引起波幅的變化,。

這項技術最近得到了優(yōu)化調(diào)整，可以可靠地探測到位于40毫米厚的蜂窩結(jié)構以下遠端的（面積為25毫米 × 25毫米）脫粘缺陷,，如：E型缺陷,。針對困難且費時的空中客車（Airbus）飛機的檢測，我們專門設計了一種新式差分高電壓探頭。在空中客車的維護公告中,，現(xiàn)在記載著使用這種探頭檢測所獲得的非同尋常的結(jié)果。

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