飛機(jī)輪轂超聲檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)①

周欽瑤++汪鑫++肖遙++蘇展眉

摘 要：項(xiàng)目課題的主要任務(wù)是研制一種利用超聲波來(lái)檢測(cè)飛機(jī)輪轂的自動(dòng)裝置。超聲檢測(cè)是一種在超聲波與被測(cè)零件相互作用后對(duì)反射回來(lái)的聲波進(jìn)行研究和分析來(lái)判斷零件的工作內(nèi)部和表面是否存在損傷的一種方法。超聲檢測(cè)法是目前飛機(jī)輪轂探傷的主要方法。目前國(guó)內(nèi)各大民航公司的輪轂檢測(cè)依然主要靠人工檢測(cè)，工作效率十分低下。為了提高工作效率，節(jié)省人力資源，自動(dòng)檢測(cè)裝置的研制已經(jīng)刻不容緩。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)輪轂 超聲波檢測(cè) 自動(dòng)裝置

中圖分類號(hào)：V26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（c）-0118-02

近年來(lái)，我國(guó)民用航空事業(yè)飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各大航空公司逐步淘汰了老齡化飛機(jī)并大量引進(jìn)了新飛機(jī)，不但促進(jìn)了航空維修業(yè)的迅速發(fā)展[1]，而且讓國(guó)內(nèi)的飛機(jī)維護(hù)方式業(yè)發(fā)生了重大變化。最顯著的變化是以可靠性為中心的視情維護(hù)方式逐步取代了以前的蘇制飛機(jī)定期維護(hù)模式，而且無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在其中發(fā)揮了重要作用。現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)的方法很多，例如：射線法、聲波法、電磁法、化學(xué)分析法、機(jī)械、光學(xué)、熱學(xué)發(fā)等[2]。在民航維修領(lǐng)域，超聲檢測(cè)是最常用的無(wú)損檢測(cè)手段之一，例如：飛機(jī)輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、起落架等重要部件的裂紋、腐蝕檢查[3]。然而維修檢測(cè)過(guò)程中需要對(duì)輪轂進(jìn)行拆卸，浪費(fèi)大量人力，且效率低。因此，文章研究的主要內(nèi)容是研制一種飛機(jī)輪轂超聲檢測(cè)裝置。

1 超聲檢測(cè)

1.1 基本原理

在航空維修活動(dòng)中，超聲檢測(cè)主要用來(lái)進(jìn)行對(duì)被測(cè)件（飛機(jī)零件等）的宏觀缺陷檢測(cè)和幾何特性測(cè)量，通常使用頻率為2.5～25 MHz的短脈沖以反射法來(lái)進(jìn)行對(duì)被測(cè)件的檢測(cè)。

當(dāng)被測(cè)件中的超聲波在傳播過(guò)程中遇到材料聲阻抗有變化的時(shí)候，部分聲波被反射回來(lái)，根據(jù)反射信號(hào)的幅度可對(duì)缺陷的大小進(jìn)行評(píng)估；根據(jù)入射波與反射波之間的時(shí)間差可確定缺陷的位置[4]。這就是超聲檢測(cè)的基本原理，如圖1所示。

1.2 適用性

（1）超聲檢測(cè)法適用范圍較為廣泛，適用于金屬、非金屬、復(fù)合材料等制造的多種航空器零部件。

（2）檢測(cè)厚度范圍寬（能檢測(cè)厚度達(dá)2 m的金屬件也能檢測(cè)0.2 mm的復(fù)合材料板），靈敏度高，可準(zhǔn)確檢測(cè)材料內(nèi)部很小的缺陷。

（3）設(shè)備輕便易攜帶，適合機(jī)上原位檢測(cè)且對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害。

1.3 局限性

（1）零件表面的粗糙程度對(duì)檢測(cè)過(guò)程有較大的影響。

（2）有些零件的內(nèi)部組織會(huì)產(chǎn)生較高的噪聲，影響靈敏度。

（3）需要檢測(cè)者具有豐富經(jīng)驗(yàn)[4]。

2 飛機(jī)輪轂裂紋產(chǎn)生原因

飛機(jī)輪轂弧面處存在著截面突變處，在外力的作用下，截面突變處應(yīng)力急劇增加，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中。這使得飛機(jī)輪轂的疲勞強(qiáng)度大大降低。大量的疲勞事故調(diào)查結(jié)果表明，應(yīng)力集中的部位最容易產(chǎn)生裂紋[5]。在飛機(jī)的起飛和著陸過(guò)程中，飛機(jī)輪轂會(huì)承受較大的沖擊力，尤其在滑行時(shí)，會(huì)因?yàn)轭嶔ざa(chǎn)生地面滑行載荷。由于起落架具有彈性，所以會(huì)對(duì)飛機(jī)輪轂施加重復(fù)載荷。這些載荷都會(huì)對(duì)飛機(jī)輪轂造成損傷，影響飛機(jī)輪轂的壽命、強(qiáng)度和剛度，進(jìn)而直接影響到飛機(jī)的起降安全。對(duì)于飛機(jī)輪轂的定期檢測(cè)是在維修工作中非常重要的環(huán)節(jié)（見(jiàn)圖2）。

3 飛機(jī)輪轂超聲檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)背景：輪轂檢測(cè)是飛機(jī)日常維護(hù)的重要部分，也是確保飛機(jī)安全起飛降落的重要保證。但是目前國(guó)內(nèi)各大民航公司的輪轂檢測(cè)依然主要靠人工檢測(cè)，工作效率十分低下。為了提高工作效率，節(jié)省人力資源，自動(dòng)檢測(cè)裝置的研制已經(jīng)刻不容緩。

（2）設(shè)計(jì)過(guò)程：團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，共提出兩種方案，按檢測(cè)方式的不同，分別為檢測(cè)臂轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)和帶動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)，兩種方案對(duì)比結(jié)果如表1所示。

通過(guò)對(duì)兩種方案的比較分析，團(tuán)隊(duì)決定選用方案2為最終研制方案。

（3）裝置設(shè)計(jì)圖：飛機(jī)輪轂超聲檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。

4 結(jié)語(yǔ)

以上是研究小組對(duì)超聲檢測(cè)技術(shù)的基本概述、對(duì)飛機(jī)輪轂損傷原因的分析和總結(jié)以及對(duì)飛機(jī)輪轂超聲無(wú)損探傷自動(dòng)檢測(cè)裝置的研制成果表述。相信此裝置的研制將會(huì)給飛機(jī)輪轂檢測(cè)工作帶來(lái)極大的革新，對(duì)于航空器的維修工作帶去很大的便捷，能夠很大程度上減少人力、物力損耗。相信隨著研究者們的不斷研究實(shí)踐和改進(jìn)，飛機(jī)輪轂的自動(dòng)檢測(cè)裝置會(huì)更加的完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 民航無(wú)損檢測(cè)資格鑒定與認(rèn)證委員會(huì).航空器無(wú)損檢測(cè)綜合知識(shí)[M].北京：中國(guó)民航出版社，2014.

[2] 孫金立.無(wú)損檢測(cè)及在航空維修中的應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

[3] 謝小榮，楊小林.飛機(jī)損傷檢測(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2006.

[4] 民航無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證委員會(huì).航空器超聲檢測(cè)[M].北京：中國(guó)民航出版社，2014.

[5] 陳江明，王進(jìn)明.飛機(jī)輪轂檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)探討[EB/OL].http：//www.doc88.com/p-33571638362.html.