SR20飛機(jī)復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)方法適用性研究

南勇濤

摘 要：SR20飛機(jī)是民航飛行學(xué)院洛陽(yáng)分院現(xiàn)役的主力初教機(jī)型，承擔(dān)了大量的飛行教學(xué)訓(xùn)練。該機(jī)型的機(jī)身、機(jī)翼、起落架等構(gòu)件均采用了先進(jìn)復(fù)合材料制成，現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)能力不能滿足維修工作的需要。本文根據(jù)SR20飛機(jī)復(fù)合材料的特點(diǎn)，研究適用于SR20飛機(jī)的復(fù)合材料在役缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：SR20飛機(jī)、復(fù)合材料、無(wú)損檢測(cè)、典型性損傷

1.SR20飛機(jī)復(fù)合材料類型

SR20飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)包括二級(jí)粘接，層壓板和夾芯結(jié)構(gòu)。

2.SR20飛機(jī)復(fù)合材料在役損傷類型

SR20飛機(jī)的復(fù)合材料損傷主要是撞擊引起，比如鳥(niǎo)擊、冰雹砸傷等，主要分為以下幾種：

2.1二級(jí)粘接結(jié)構(gòu)損傷

該類型的損傷主要發(fā)生在已成型復(fù)合材料粘接處的脫膠。

2.2固體層壓板損傷

該類型的損傷又分為穿透性和非穿透性損傷。非穿透性損傷主要是沒(méi)有穿透結(jié)構(gòu)上下表面的磨損、分層、表面撞擊、凹坑、開(kāi)裂等，穿透性性損傷通常是材料斷裂和貫穿性損傷，這類損傷通常穿透了復(fù)合材料的上下表面。

2.3夾芯結(jié)構(gòu)損傷

SR20飛機(jī)夾芯結(jié)構(gòu)損傷包括夾芯壓壞、夾芯和上下面板之間的脫膠、夾芯結(jié)構(gòu)穿透/穿孔、夾芯面板裂紋等，其中開(kāi)裂、分層和脫膠是SR20飛機(jī)復(fù)合材料的主要損傷類型。

3.SR20飛機(jī)復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)方法適用性

適用于SR20飛機(jī)復(fù)合材料的檢測(cè)方法的適用性：

3.1目視檢測(cè)方法

直接目視檢查，也可借助放大鏡、孔探儀等輔助工具。該方法可檢測(cè)SR20飛機(jī)復(fù)合材料表面的劃傷、裂紋、起泡、起皺、凹痕裂紋、表面磨損、粘接脫膠等缺陷。

3.2敲擊法檢測(cè)

敲擊法原理是使用敲擊工具敲擊工件，有缺陷與無(wú)缺陷區(qū)域的回聲因自然頻率不同而有差異，從而可以辨別缺陷的存在。適用于SR20飛機(jī)蒙皮層壓板或夾芯結(jié)構(gòu)的分層、脫膠缺陷的初步檢查。

3.3滲透檢測(cè)

該方法對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件的表面開(kāi)口性缺陷是一種可靠的、檢測(cè)費(fèi)用低的、操作簡(jiǎn)單的方法。這種方法可以檢測(cè)出無(wú)輔助設(shè)備的目視檢測(cè)不可能檢查出的缺陷，該方法只是適用于SR20飛機(jī)復(fù)合材料表面開(kāi)口性缺陷，不適用于層壓板內(nèi)部的分層、二次粘接結(jié)構(gòu)的開(kāi)膠等材料下表面的缺陷的檢查。

3.4超聲檢測(cè)

SR20飛機(jī)結(jié)構(gòu)中所使用的結(jié)構(gòu)材料幾乎都可以進(jìn)行超聲波檢測(cè)，如結(jié)構(gòu)中可能產(chǎn)生的疲勞裂紋、斷裂、腐蝕和磨損等損傷均可用超聲波檢測(cè)。超聲對(duì)表面下缺陷檢測(cè)靈敏度非常高。特別是SR20飛機(jī)的復(fù)合材料，比如機(jī)翼蒙皮、機(jī)身蒙皮的分層和粘膠結(jié)構(gòu)的脫粘缺陷，可使用脈沖反射法的縱波進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)在有比較成熟的超聲粘膠檢測(cè)儀，比如奧林巴斯公司的OmniScan MX ECA/ECT粘接探傷儀適用于SR20飛機(jī)蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的脫膠檢測(cè)、分層檢測(cè)。

3.5射線檢測(cè)

X射線檢測(cè)是利用缺陷和基體間的密度差異引起的對(duì)X射線的吸收率不同來(lái)判定缺陷。該方法是可用于SR20飛機(jī)復(fù)合材料損傷檢查，但是X射線對(duì)細(xì)胞有強(qiáng)烈殺傷作用，加之檢測(cè)設(shè)備投資大，檢測(cè)費(fèi)用較貴，較難檢測(cè)與射線束方向夾角較大的裂紋等點(diǎn)、面型缺陷等缺點(diǎn)。在損傷能被其它方法檢出的情況下，X射線檢測(cè)將不作為SR20飛機(jī)復(fù)合材料檢測(cè)的優(yōu)先選擇方法。

3.6紅外熱像檢測(cè)

該方法原理是通過(guò)紅外熱像儀記錄和觀察被檢測(cè)復(fù)合材料表面的溫度變化來(lái)檢測(cè)物體缺陷和損傷。適用于SR20復(fù)合材料構(gòu)件的分層、脫粘、等缺陷的檢測(cè)，特別是撞擊引起的飛機(jī)蒙皮的層壓板或夾芯板的分層、脫膠，夾芯結(jié)構(gòu)的積水等面積型缺陷，不適用于夾芯層損壞的檢測(cè)。

3.7聲阻法檢測(cè)

聲阻法檢測(cè)又稱機(jī)械阻抗法檢測(cè)，它是通過(guò)測(cè)量結(jié)構(gòu)件被測(cè)點(diǎn)振動(dòng)阻抗的變化來(lái)確定是否有異常的結(jié)構(gòu)存在，可實(shí)現(xiàn)對(duì)SR20飛機(jī)蒙皮與隔框間二次粘接結(jié)構(gòu)的脫粘檢測(cè)。

4.SR20飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)方法選用

4.1二次粘接結(jié)構(gòu)

用目視和金屬敲擊法可檢測(cè)可接近區(qū)域的二次粘接結(jié)構(gòu)的脫膠，必要時(shí)應(yīng)借助于內(nèi)窺鏡、纖維鏡等工具，用專用的聲阻儀、超聲波粘接探傷儀效果會(huì)更好。

4.2層壓板結(jié)構(gòu)

對(duì)于SR20飛機(jī)層壓板的的劃傷、裂紋、破損、分層的檢測(cè)，應(yīng)先選擇目視、敲擊法進(jìn)行初步檢查，可選擇滲透檢測(cè)確定表面開(kāi)口性損傷的范圍和程度，可選擇熱紅外線或超聲波檢測(cè)來(lái)確定表面下分層的范圍和程度。

4.3夾芯結(jié)構(gòu)

對(duì)于夾芯結(jié)構(gòu)面板的損傷檢測(cè)可參見(jiàn)層壓板的檢測(cè)方法，對(duì)于面板和夾芯的脫膠，通常容易接近，可首先使用金屬敲擊法進(jìn)行初步的檢測(cè)，然后用熱紅外線或超聲波檢測(cè)進(jìn)行。對(duì)于夾芯的壓壞損傷，不能使用熱紅外線檢測(cè)，可使用超聲波檢測(cè)。

5.典型性損傷的無(wú)損檢測(cè)

撞擊是SR20飛機(jī)復(fù)合材料發(fā)生損傷的主要原因，多發(fā)生在平整光滑的機(jī)翼、機(jī)身外表面部位，其結(jié)構(gòu)類型可能是層壓板或夾心結(jié)構(gòu)或二次膠接結(jié)構(gòu)，造成的損傷為裂紋、破損、凹坑、分層或脫膠。發(fā)生此類損傷時(shí)，首先要查詢SR20飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)51-00章節(jié)確定該區(qū)域的結(jié)構(gòu)類型。而后選擇目視和敲擊法進(jìn)行初步檢查，因?yàn)槠釋颖葟?fù)合材料更脆，因此復(fù)合材料基體有損傷時(shí)，其表面漆層一般有明顯損傷如裂紋等顯示，用目視檢查表面漆層開(kāi)裂情況，結(jié)合金屬敲擊法，用硬幣或?qū)Ｓ们脫艄ぞ咔脫舯粰z表面，如果有比較沉悶的聲音，則表明有分層或脫膠的情況。此時(shí)需要去除表面的漆層，進(jìn)行下一步的檢查。去除漆層后，如果復(fù)合材料表面有區(qū)別于正常顏色的發(fā)白區(qū)域或有裂紋、凹坑等損傷，則需要根據(jù)SR20飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)51-10內(nèi)容來(lái)判斷損傷的范圍和程度?？捎迷诒嘲宓奈恢梅胖脧?qiáng)光光源來(lái)判斷是否有分層和脫膠，并且需要借助強(qiáng)光源、內(nèi)窺鏡、反光鏡檢查背板的損傷情況。如果有表面開(kāi)口損傷，可用滲透檢測(cè)的方法檢測(cè)表面裂紋的范圍及大致的受損程度。可用熱紅外線、超聲波檢測(cè)來(lái)精確地確定裂紋、破損、分層、脫膠等缺陷受損的范圍和程度。

6.總結(jié)

在SR20飛機(jī)復(fù)合材料檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)被檢材料的類型和需要檢測(cè)的缺陷或損傷的類型、大小、位置、取向等特性以及檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)能力等諸多因素，選擇不同的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]SR20 飛機(jī)維修手冊(cè)

[2]T/CAMAC 0007—2020《民用航空無(wú)損檢測(cè) 復(fù)合材料構(gòu)件紅外熱像檢測(cè)》