飞机复合材料的先进无损检测技术
飞机复合材料结构损伤与检测—复合材料结构损伤检测方法

最小检测区域原则
红外成像检测法特点
红外线照相检测法也是一种非接触式检测方法。它具 有灵敏度高、检测效率高和缺陷显示直观等优点,可用于 检测复合材料结构件的脱胶、分层以及蜂窝夹芯结构中的 积水。
应用
检测雷达罩积水
1
检测出蜂窝夹芯结构的积水区域
1
复合材料面板与蜂窝芯脱胶
目视检测
目视检测 ( Visual inspection)
如果将WP-632连接到WP-632M上, WP-632检测数据可详细地显示 在WP-632M的液晶显示器上并存储。通过数据线,还可将检测数据传送到 个人电脑。
红外成像检测法
红外成像检测法 Infrared thermography
红外线成像检测法利用被检物体不连续性缺陷区域 热传导性能不同导致的物体表面红外辐射能力差异, 通过红外摄像将红外辐射差异转化为可见的温度图像, 从而确定物体损伤或缺陷。
“啄木鸟”检测仪
日本MITSUI公司生产的“WP-632/632M 型啄木鸟(wood pecker)” 是一种带有声光报警、操作简便的分层敲击检测仪,如图5.9示。其工作原 理为:首先采用标准试块或选择被检查部件符合粘接质量要求区域作为检测 基准,然后使用WP-632敲击被检测区域并通过声音差异分析判断是否存在 分层。如果发现分层,检测仪的“红色” 指示灯亮并有报警声。
敲击法
敲击法(TAP TEST)
敲击法是一种采用硬币、专用敲击棒、敲击锤或者敲击仪等轻轻 敲击复合材料结构表面,通过辨听敲击构件时的声音变化来确定 损伤的检测方法。
复合材料超声检测技术概述及应用

复合材料超声检测技术概述及应用摘要:随着我国航空航天技术的快速发展,各种复合材料应用越来越广泛。
迄今为止,战斗机使用的复合材料占所用材料总量的30%左右,新一代战斗机将达到40%;直升机和小型飞机复合材料用量将达到70%~80%左右,甚至出现全复合材料飞机。
复合材料及其构件开发与应用的迅速发展,对无损检测技术提出了严峻的挑战。
经过不断的研究、开发和完善,目前超声检测已成为最主要和成熟的复合材料无损检测方法之一。
关键词:复合材料;超声检测技术;应用前言由于复合材料结构多种多样,要求也不尽相同,仅仅利用超声检测方法还难以胜任其质量的检测与评定,实际检测工作中往往需要针对不同检测对象和要求,采用不同的检测技术和方法。
1复合材料制品超声检测方法1.1超声C扫描检测技术超声探头接收到的脉冲回波具有不同的图像显示方式,常见的有A型显示、B型显示和C型显示。
A型显示是基础,其他两种显示方式均由A型显示的数据重建得到。
其中,C型显示是一种在一定深度探测的显示方式,图像上的纵、横坐标分别表示探头在被检体表面上的纵、横坐标,所以C型显示的结果是与扫描平面平行的一幅截面图像,并作为最常用的显示结果提供给最终用户。
超声C扫描是具有C型显示功能的探伤方法,在宏观缺陷检测中,常用频率为0.5~25MHz的探头,采用脉冲反射法进行检测。
1.2超声导波检测技术导波是指由于介质边界的存在而产生的波,在介质尺寸跟声波波长可比的情况下,介质中的波以反射或折射的形式与边界发生作用并多次来回反射,发生纵波与横波间的模态转换,形成复杂的干涉,呈现出了多种传播形式,形成各种类型的导波。
导波本质上还是由纵波、横波等基本类型的超声波以各种方式组成的。
导波的主要特性包括频散现象、多模式和传播距离远。
超声导波检测是一种快速大范围的初步检测方法,一般只能对缺陷定性,而定量是近似的,对可疑部位仍需要采用其他检测方法才能作出最终的评估。
1.3空气耦合超声检测技术传统超声无损检测方法由于需要使用耦合剂,无法适用于某些航空航天用复合材料构件的检测,主要原因是耦合剂会使试样受潮或变污,且有可能渗入损伤处,这会严重影响构件的力学强度和稳定性。
mil-hdbk-787(1993)复合材料的无损检测的超声波方法

mil-hdbk-787(1993)复合材料的无损检测
的超声波方法
我将介绍《MIL-HDBK-787(1993)》中关于复合材料无损检测超声波方法的内容。
该手册是一本由美国国防部发布的技术规范,用于指导军事航空和航天领域中复合材料的无损检测。
其中包含了多种无损检测方法,包括超声波方法。
超声波方法是一种常用的无损检测技术,适用于复合材料的质量评估和缺陷检测。
它利用超声波在材料中传播的特性来探测材料中的缺陷、异物或结构变化。
根据《MIL-HDBK-787(1993)》,超声波方法可以用于以下方面的检测:
1. 缺陷探测:通过发送超声波脉冲到材料中,然后检测回波信号来确定材料中的缺陷,如裂纹、夹杂物或气泡等。
2. 界面检测:用于检测复合材料中不同层之间的粘结情况,以及材料与环境之间的粘结情况。
3. 厚度测量:利用超声波的穿透能力,可以测量复合
材料中不同层的厚度。
4. 层析成像:通过多次扫描和记录回波信号,可以重建出材料内部的三维图像,以便更全面地评估材料的质量。
超声波方法在复合材料的无损检测中具有许多优势,例如非破坏性、高灵敏度和高分辨率等。
然而,使用超声波方法进行无损检测需要经过专业培训和丰富的经验。
总结起来,《MIL-HDBK-787(1993)》提供了关于复合材料无损检测超声波方法的详细指导,包括缺陷探测、界面检测、厚度测量和层析成像等方面的应用。
这些方法对于确保复合材料组件的质量和可靠性至关重要。
飞机复合材料超声红外无损检测实验研究

复合 材料 在 工艺 加 工过 程 中 , 由于增 强 纤维 的 表面状 态 、 脂黏 度 、 分子 物 含量 、 性 高 聚 物 向 树 低 线 体 型高 聚物转 化 的化 学 反应 速 度 、 树脂 与 纤 维 的浸
p st tra p cm e s, s e ily t ls d dee t . o ie mae ls e i n e p ca l he co e f cs i
Ke r s c mp st traso i r f ; l a o n n r rd te mo r p y n n e t ci etsi g t c n lg n l y wo d : o o i ma e l f r a t u t s u d ifae h r g a h o d sr t e t ;e h oo y a a— e i a c s r u v n
y i d fc s ss; e e t
1 引 言
越多地 采用 复合材料 代替 传统铝 合金来 制造 承载结
构件 , 如新 型飞机 的蒙皮 、 尾翼 、 先进 战斗机 的机翼 ,
复合材料 是现代科 学 技术发展 涌现 出的具 有极 大生命力 的材料 , 它是 由两种 或 两种 以上 不 同性 质
h v e n a ay e n v l ae . h c a e s o n t a i T mel d c n efciey i e t y te d f csi o a e b e n lz d a d e au t d w ih h v h w t h sND t o a f t l d ni ee t t m. h t l e v f h n
全自动超声C扫描系统在航空复合材料检测中的应用

全自动超声C扫描系统在航空复合材料检测中的应用随着波音787,空客A380 和A350 等一批复合材料增强的航空客机投入生产,复合材料的无损检测(NDT)技术在飞机制造和维护中,显得更为重要了。
对于航空器复合材料构件来说,用一般的机械和物理试验方法检测其微观破坏和内部缺陷,检测后往往会影响构件的继续使用,因此必须采用无损检测方法。
超声波检测,尤其是超声C 扫描检测,由于具有显示直观、检测速度快等优点,已成为航空器复合材料构件普遍采用的检测技术。
随着复合材料形状日趋复杂,尤其在航空复合材料领域,在大多数情况下需要进行单曲面,甚至是多曲面的检测,这就对超声扫描系统提出了更高的要求。
三轴符合材料检测系统英国超声波科学有限公司(USL)自1987 年成立以来,已经为全球100 多家客户提供了超过180 套的超声扫描系统,并形成了许多自己独有的技术,例如,建立了拥有17 轴的、用于高速复杂曲面跟踪的超声C 扫描系统。
值得注意的是,我们所定义的“复杂曲面”是指在X-Y 和X-Z 平面上都有明显的曲率,这样的零件检测用少于10 轴的扫描系统是无法检测的。
USL 全自动超声C 扫描系统 1 系统概述英国超声波科学有限公司(USL)提供的高速、复杂曲面跟踪系统具有高自动化、高强度,高机械精度等特点,再配以USL 公司自行设计制造的,基于PC 机的超声发射接收装置及数据采集处理板卡,可实现对复合材料快速有效的检测。
该扫描系统用于平板检测时可采用简单的X-Y 轴系统,而在检测复杂外形零件,尤其是航空复合材料零件时,可采用最多17 轴检测系统。
立式和卧式门床结构,扫描速率高达1m/s。
采用直流电机或步进电机驱动,配有齿条-小齿轮,滚珠丝杠或皮带传动。
高品质的线性轴承,在恶劣条件下仍具备较长的使用寿命。
精密光学编码器可适用于长轴线型测量,具有较高。
论航空无损检测技术发展现状及挑战

论航空无损检测技术发展现状及挑战航空无损检测技术是航空制造和维护领域的重要工具之一,其发展对于保障飞行安全和延长飞机使用寿命具有重要意义。
随着航空业的快速发展和飞机制造技术的不断提升,航空无损检测技术也在不断地发展和完善。
本文将对航空无损检测技术的发展现状和面临的挑战进行探讨,希望能够为相关研究和实践提供一定的参考。
1. 传统无损检测技术早期的航空无损检测技术主要是使用X射线、超声波、涡流等方法来进行检测,这些方法具有检测速度快、效果准确等优点,能够对金属和非金属材料进行有效的检测。
X射线和超声波技术常被用于对飞机结构、引擎零部件等进行检测,能够有效地发现裂纹、疏松、气孔等缺陷。
而涡流技术则主要用于对铝合金和不锈钢等导电材料的损伤进行检测,具有检测速度快、适用范围广等特点。
随着航空制造材料的不断更新和飞机结构的复杂化,传统无损检测技术在某些方面已经显现出一定的局限性。
近年来,航空无损检测技术向着先进无损检测技术发展。
红外热像技术被广泛应用于飞机表面温度分布检测,能够对机翼等部位的温度分布情况进行全面地监测。
激光干涉和光栅投影等技术也在飞机结构检测中得到了广泛应用,这些方法能够在更大范围内实现无损检测和测量。
随着航空电子设备和自动化技术的不断发展,机载无损检测技术也逐渐成为航空检测领域的研究热点。
通过在飞机上搭载相应的无损检测设备,能够实现对飞机结构和零部件的实时监测,从而及时发现缺陷和故障。
这种技术具有无需停飞、无需拆机、减少维修成本的优点,已经被广泛应用于不同类型的飞机中。
二、航空无损检测技术面临的挑战1. 复杂飞机结构的无损检测随着飞机结构的不断复杂化,传统无损检测技术在某些情况下已经无法满足需求。
对于碳纤维复合材料等新型材料的无损检测,传统的X射线和超声波技术在应用过程中会存在一定的局限性。
如何开发新的无损检测技术,以适应复杂飞机结构的实际需要,是航空无损检测技术发展中的一个重要挑战。
2. 高精度、高效率的无损检测要求航空无损检测技术在实际应用中需要具备高精度和高效率的要求。
复合材料的无损检测
复合材料的无损检测作者:周胜兰来源:《大飞机》2019年第03期在对飞机的检测中,无损检测是一种非常重要的手段。
所谓无损检测,是指以不损坏目前及将来使用功能和使用可靠性的方式,对材料、制件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、化学成分分析、组织结构和力学性能变化表征,并进而就材料或制件对特定应用的适用性进行评价。
近年來,随着复合材料在商用飞机上的用量不断增加,复合材料的无损检测引起了业界的高度关注。
由于具有比强度和比刚度高、可设计性强等优点,先进复合材料正成为新一代民用飞机的主要结构材料,如波音787、空客A350等机型的复合材料设计用量已经达到或超过结构重量的50%。
从某种程度上说,复合材料用量已经成为现代商用飞机先进性的一个重要标志。
与传统的金属材料结构相比,复合材料结构是一种通过基体-增强物之间的物理结合和铺层设计,来达到预期性能的集材料和工艺于一体的新型材料结构。
因此,复合材料的无损检测不能简单沿用金属材料检测的方法,而必须根据复合材料的结构特点,采用新的无损检测技术和方法。
近年来,国内外对复合材料的无损检测主要采用了超声检测、空气耦合超声检测、激光超声检测、相控阵超声检测、红外热成像检测、激光全息(散斑)检测、声发射检测等方法。
作为行业龙头,美国波音公司在复合材料的无损检测方面积累了较为丰富的经验,其在787客机上的一些创新做法值得我们借鉴。
787在设计时采用了电子化结构,使得更多的系统处于电子监控之下,以电子监控取代过去的目视检查,并在复合结构中嵌入了先进的状态监控系统,这种结构上的优化大大减轻了运营商定期检修的负担。
787的无损检测除了通用部分外,几乎没有涉及具体位置的检测。
射线检测部分。
787无损检测的射线检测部分所涉及的检查方法与传统机型一致。
超声检测部分。
787无损检测的超声检测部分针对不同的检测要求和检测环境引入了新的检测技术。
例如,针对BMS 8-276材料的损伤检测及胶接修补检测,除了增加A扫描外,还增加了超声相控阵C扫描;针对BMS 8-276材料蒙皮与加强条的脱胶检测,引入了一种新的滚轮式探头,这种探头可以快速且高质量地完成扫查;针对BMS 8-276材料机身蒙皮、机翼或者尾部结构等大面积检测离层,波音引入了件号为MAUS V的检测系统,该检测系统为C 扫描系统,采用水作为耦合剂;针对BMS 8-276材料大面积检测离层及蒙皮与加强条脱胶,采用OMNISCAN系列仪器,搭配滚轮式超声相控阵探头,可以非常高效地完成大区域扫查;针对蜂窝结构蒙皮与芯的脱胶检测,引入了一种C扫描检测方法,这种检测方法相比传统方法具有更高的检测灵敏度;针对BMS 8-276检测离层及蒙皮与加强条脱胶的情况,波音还引入了一种超声相机检测技术,该检测技术可以采用多种显示方式,检测结果显示直观。
复合材料结构件无损检测技术分析
复合材料结构件⽆损检测技术分析复合材料结构件⽆损检测技术分析摘要:本⽂通过对复合材料结构件缺陷和损伤特点的分析,介绍可应⽤于复合材料结构缺陷包括⽬视检查法、声阻法、射线检测技术、超声检测技术、声- 超声技术、涡流检测技术、微波检测技术在内的⽆损检测技术。
并对⽆损检测技术的技术关键进⾏剖析,展望了⽆损检测技术的未来发展。
关键词:复合材料⽆损检测缺陷随着航空制造技术的不断发展,复合材料以其⾼的⽐强度、⽐刚度及良好的抗疲劳性和耐腐蚀性获得⼴泛应⽤。
由于纤维增强复合材料具有导电性差、热导率低、声衰减⾼的特点,在物理性能⽅⾯呈显著的各向异性,使得它对波传播所引起的作⽤与普通⾦属材料相⽐具有很⼤的差异,因⽽其⽆损检测技术与⾦属的检测⼤不相同,复合材料检测⽇益成为该领域的重点和难点。
在这种情况下,航空航天检测迫切需要有⼀种更有效的⼿段来提⾼复合材料构件的⽣产质量或修理⽔平。
复合材料构件的成型过程是极其复杂的,其间既有化学反应,⼜有物理变化,影响性能的因素甚多,许多⼯艺参数的微⼩差异会导致其产⽣诸多缺陷,使产品质量呈现明显的离散性,这些缺陷严重影响构件的机械性能和完整性。
由于复合材料结构制造质量的离散性,必须通过⽆损检测来鉴别产品的内部质量状况,以确保产品质量,满⾜设计和使⽤要求。
随着先进复合材料技术研究与应⽤的⾼速增长,复合材料⽆损检测技术也迅速发展起来,已成为新材料结构能否有效和扩⼤应⽤的关键。
⼀、复合材料结构件缺陷的产⽣与特点先进复合材料中的缺陷类型⼀般包括: 孔隙、夹杂、裂纹、疏松、纤维分层与断裂、纤维与基体界⾯开裂、纤维卷曲、富胶或贫胶、纤维体积百分⽐超差、铺层或纤维⽅向误差、缺层、铺层搭接过多、厚度偏离、磨损、划伤等, 其中孔隙、分层与夹杂是最主要的缺陷。
材料中的缺陷可能只是⼀种类型, 也可能是好⼏种类型的缺陷同时存在。
缺陷产⽣的原因是多种多样的, 有环境控制⽅⾯的原因, 有制造⼯艺⽅⾯的原因, 也有运输、操作以及使⽤不当的原因, 如外⼒冲击、与其他物体碰撞和刮擦等。
航空碳纤维复材料无损检测技术
航空碳纤维复材料无损检测技术综述摘要:碳纤维复合材料作为主承力件在航空领域应用广泛,对其生产质量和运行状况进行无损监控就显得尤为重要。
因碳纤维复合材料的特殊性,其无损检测技术不同于常规金属材料的检测,本文详述了航空碳纤维复合材料的主要结构特征及其主要缺陷类型,根据结构特点及缺陷类型确定相应的无损检测方法,并介绍了一些无损检测新技术在航空碳纤维复材检测中的应用。
关键词:航空碳纤维复合材料;无损检测;超声检测;射线检测;1 引言碳纤维复合材料因其质量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳、可塑性强等特性,被广泛应用于各行各业[1],其在航空领域的应用比例也在逐年增加,根据统计,小型商务机和直升飞机的碳纤维复合材料用量已占55%左右,军用飞机占25%左右,大型客机占20%左右[2]。
随碳纤维复合材料的制作工艺的进步,其在飞机上的应用从最初的如舱门、口盖、前缘、整流罩等尺寸较小的非主承力部件逐步扩大到机翼、机身等受力大、尺寸大的主承力结构中[3]。
因此为保证飞机的质量安全,对飞机中碳纤维复合材料主承力件的生产质量、运行状况进行无损监控就显得尤为重要。
碳纤维复合材料因其选用不同的材料体系、结构设计及成型工艺,导致复合材料与以往常规金属材料结构件在无损检测方法存在较大差异[4]。
首先碳纤维复合材料导电性较差,这就决定了金属检测中常用的涡流检测法无法使用,其次复合材料为非磁性材料,则磁粉检测无法使用,因复合材料多为内部缺陷,所以也无法使用渗透检测技术。
五大常规无损检测方法只有超声检测与射线检测适用于复合材料检测。
但又因航空碳纤维复合材料制作件的特殊性,如其存在最薄0.8mm,最厚30mm层压板的检测,以及R角特殊结构,并且复合材料在拐角区的铺贴过程中可能留有空隙,最终在结构R角区固化形成架桥缺陷,而对于薄板,常规的超声波探伤仪和探头处于超声波检测盲区,难以对薄板中的分层、夹杂缺陷进行检测,以及机翼上蜂窝结构板的胶粘缺陷,常规脉冲反射超声法难以检测以及复合材料特有孔隙问题等[5]。
飞机复合材料结构损伤和检测维修方法分析
飞机复合材料结构损伤和检测维修方法分析摘要:随着经济的高速发展,我国民航制造行业已经进入自主研发阶段,航空制造水平持续提升。
在制造飞机的过程中,复合材料的应用极为广泛,应用比例也在不断扩大,这使得其维修工作也越来越重要。
基于此,本文简单讨论飞机复合材料结构常见损伤,深入探讨检测维修方法,具体涉及目视法、敲击法、注射法、涂层法等内容,希望研究内容能够给相关从业人员带来一定启发。
关键词:飞机;复合材料;损伤;检测维修引言:制造飞机所使用的复合材料,具有强度高和比刚度高等特点,能够在一定程度上减轻飞机整体的重量,还拥有破损安全性较高、抗腐蚀等优点。
复合材料在实际使用的过程当中,会出现各种各样的损伤,对其进行维修、检测非常重要,合理的检测维修不仅能够避免出现安全事故,还能满足企业发展需要。
1.飞机复合材料结构常见损伤1.1划伤复合材料结构当中划伤和凿伤是常见的损伤类型,属于线性损伤,需要工作人员对破损的长度和破损深度进行详细的检查,以此来进行有效区分。
其中划伤是因为材料和尖锐物体进行了直接接触,从而造成了一定长度和深度的线性损伤,而划伤相对于划伤来说则更加宽,也可能是相对更深程度的损伤。
1.2刻痕在复合材料结构当中刻痕属于小区域损伤,需要工作人员对损伤处进行仔细检查,从其是否穿透表层来判断是否属于刻痕损伤。
1.3分层分层和脱胶这两种情况相对来说比较相似,需要工作人员检查其复合材料的内部,确定出现损伤的位置来判断属于哪种损伤情况。
其中分层是复合材料的层合板结构当中,各个纤维层之间出现剥离破坏,而脱胶则是复合材料结构当中,蜂窝和纤维层之间出现剥离破坏。
1.4穿孔在损伤问题当中,凹坑和穿孔也是比较相似的损伤情况,需要工作人员对损伤的部位进行检查,确认破坏的深度和穿透复合材料的厚度来区分属于哪种破损情况。
1.5雷击在实际的应用当中,复合材料因受到雷击或者明火从而引起复合材料的烧蚀损伤,对这种损伤问题检查工作比较简单,只需要人工观察材料表面就可以找到损伤的位置和相应的问题。
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飞机复合材料的先进无损检测技术
飞机的复合材料是指由多种不同材料组合而成的结构材料,具有轻质、高强度、高刚
度等特点,在航空领域得到了广泛应用。
由于复合材料的特殊结构和性能,传统的无损检
测方法难以对其进行有效的检测,因此需要开发出先进的无损检测技术来满足对飞机复合
材料的质量检测需求。
目前,飞机复合材料的先进无损检测技术主要包括红外热成像、超声波检测、电磁波
检测等。
红外热成像技术是利用物体辐射能量与温度之间的关系,通过红外热像仪将被测物体
的热分布图像化,从而检测出可能存在的缺陷。
这种技术具有非接触、快速、高效、全面
等优点,可以对整个复合材料结构进行无损检测。
由于复合材料的导热性能较差,在红外
热成像中容易出现热疑点漏检的情况,因此在实际应用中需要结合其他技术进行辅助检
测。
超声波检测技术是利用超声波在材料中的传播和反射特性,通过超声波探头将超声波
传入材料中,根据接收到的超声波信号判断是否存在缺陷。
这种技术具有高分辨率、高灵
敏度、定量化等优点,可以检测到复合材料中微小的缺陷,但要求操作人员具有一定的专
业技术。
电磁波检测技术是利用飞机复合材料对电磁波的散射、吸收和反射特性进行无损检测。
这种技术可以通过对复合材料的电磁波传播进行分析,检测出材料中的缺陷。
相比于超声
波检测技术,电磁波检测技术无需直接接触被测物体,具有非接触、快速、高效、全面等
优点。
还有一些新型的先进无损检测技术在飞机复合材料中得到了应用,如激发热红外技术、光纤传感技术等。
这些新技术不仅可以提高检测效率,还可以实现对复合材料的在线监
测。
飞机复合材料的先进无损检测技术可以帮助提高复合材料的质量,并保证飞机的飞行
安全。
随着技术的不断进步,有望出现更加高效、准确的无损检测技术,为飞机复合材料
的质量检测提供更好的解决方案。