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對飛機的復合材料進行無損粘接檢測

來源:深圳市泰立儀器儀表有限公司   2022年08月29日 09:16  

 

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,也出現了同樣的復合材料使用增長的現象,如:F22戰(zhàn)斗機和A400運輸機。

 

 

 

由于飛機的結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果。

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飛機受到撞擊后,可能會使其復合材料結構出現不同類型的損傷。損傷的情況會根據復合材料部件的特性、組成材料及密度而不同。復合材料層壓結構受到撞擊后產生的缺陷,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構的完整性。B787型和A350型飛機的機身主要為層壓結構。


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

A型:平行于表面的外部CFRP蒙皮的多層材料之間出現分層缺陷

B型:外側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裂紋

D型:平行區(qū)域的蜂窩芯被碾碎

E型:內側蒙皮與蜂窩芯之間的脫粘缺陷

F型:蜂窩芯中有流體侵入

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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現有的飛機進行檢測,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。

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一發(fā)一收模式用于檢測帶有蜂窩結構的復合材料。發(fā)射器將聲能傳送到工件內,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構的吸收而產生衰減。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。

 

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這項技術最近得到了優(yōu)化調整,可以可靠地探測到位于40毫米厚的蜂窩結構以下遠端的(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,現在記載著使用這種探頭檢測所獲得的非同尋常的結果。


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