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[综合讨论] 用声发射方法来检测飞机的结构完整性

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发表于 2018-5-14 10:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  如果声发射技术能对结构完整性进行检查的话。那么运行飞机在晚间的逗留中,就能进行机体缺陷。


  声发射本身并非新颖。将换能器安置在结构物上,通过其内压力的变化或施加作用力,改变结构内应力状况,其裂纹和腐蚀缺陷四周就会释放出特殊频率的信息,借助计算机通常情况下,便能确定缺陷的位置。

  80年代初,石化行业率先使用该技术来检测存贮罐和载运罐车。如UnionCarbide公司,Exxen公司,Dupont公司。此外,声发射技术在军用航空部门也得到使用。

  然而,在民用航空部门,当时声发射并未得到应用。不过,大家普遍认为,声发射技术和射线检测,热力学评估,全息技术一样是一种有潜力的技术。

  声发射技术早期的试验没有成功,建议者认为是仪器的性能不合适。目前,随着技术的发展和声射信号的平行处理技术和模数转换等的采用,情况发生了很大变化。

  位于PRINCETON,N.J.的美国物理声学公司 (PAC) 就是积极开发新技术,是该法投入实用的一家公司。在最近几个月里,他们分别对正为HUGHES飞机公司改造刷新的波音720B和某家公司拟购买的707型飞机进行了测试。

  在707上发现了裂纹,720B上检查发现了一条半英寸深的裂纹,位于尾舱上。该机在进行声发射技术检查前,已飞行了2700航次,共计56000小时,而且声发射检查是在射线检查约1000航时后进行的。当时射线检查未发现裂纹。

  开展声发射试验的第一步要做好结构衰减性研究,该研究要分析清信号是如何在结构中传递的。这一步在727型飞机上,进行125个换能器的合理安排,花了16小时。这些数据建立后,以后的同类型飞机,安排传感器就会简单得多。

  试验的下一步工作是换能器的安置。根据衰减分析和波音服务专刊上提供的材料,在720B上,我们每隔4—8英尺布置传感器,同时设置滤波功能,删除背景噪声的影响。

  机身压力通过舱体加压产生。动力来自机体本身的2台发动机,试验中,先将压力升至4磅/平方英寸,发现了声发射,进而升到6磅/平方英寸。PAC公司负责该试验的人员说,他们成功地从发动机背景噪声中分离出了裂纹信号。

  “试验过程中,我们使用耳塞摆脱干扰,”JOHN CARLYLE— 一位高级研究员兼试验负责人说,但是,尽管如此,我们在机身上拆断铅笔时,仪器仍很灵敏地捕捉到了信号。

  整个试验中,把机身划分成8个感觉区域。6个传感器,在机身前部,1个在风档位置,1个在起落架顶部,进行第二次试验时将压力升到8磅/平方英寸时的数据,将压力升高后测试结果还是一样。而且由于完成了衰减特性分析和传感器的布置讨论,第二次试验,过程只用31个小时。

  在靠窗的机体上发现了裂纹。其它的裂纹,如铆接周围、叠接处和机翼联接处也已发现,裂纹尺寸从0.05英寸到10英寸大小不等。

  其中许多缺陷是飞行150航次以前的涡流检查中没有发现的。机翼的检查采用其它办法。一个方法是用矿场油充填油箱改变结构载荷,测量裂纹信号。

  在加州的MCCLELLAN AFB公司,对F-111S飞机也进行了声发射测试(见下图)。加载位置分别在机翼、机首、尾部或其它位置,检查其裂纹缺陷状况。目前位于MCCLELLAN的所有F-111S机都按规定的期限和大修中进行声发射测试。
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  开始时,AFB公司的官员也对声发射技术持怀疑态度,但是当用AE检查出了机翼贯穿螺栓的失效缺陷时,情况发生了变化。当时,该螺栓在目视检查中没有找出问题,当技术人员扭转它时,仍表现得很坚固,但是,进一步的检查却发现该螺栓确如诊断的已经失效。

  PAC公司还对F-15型飞机进行全面的疲劳研究,这项工作目前正在进行,其目标在于减小飞机的检查时间。成功后,就投入实际使用。

  声发射技术是被联邦航空局所应用在飞机服役检查的一种方法。其它的技术还包括热象检查和全息技术。CARLGLE说:“AE技术不是对任何其它技术的替代。我们想使大家了解的是AE确确实实是一种能对飞机进行全面检查,帮助我们摆脱10000多个全部接点逐个检查的一项技术。”


  CABLGLE指出:现行的几种检测方法对大多数部件的检查是有效的,人们在做这项工作,但仍要进一步加强。

  采用AE技术的突出优点是减少故障的判断对人的依赖性,计算机图示被测物体,缺陷处视其严重性用不同色彩的斑点状描绘,仪器进一步给出客观的判断。

  来源:美国物理声学公司PAC北京代表处微信公众号,原文摘录自《AVIATION &SPACE TECHNOLOGY》August 28,1989。

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