助推航空工业发展的无损检测技术

现今,航空工业已成为国家重点推进的核心工业技术领域之一。在航空工业领域,必须引入高质量、高可靠性、长寿命的科学理念,特别是重要航空产品的质量及其质量控制,被业内喻为航空人的生命一般重要。作为航空产品及其材料制备与制造过程中的最后一道质量控制技术手段的无损检测技术,有着非常重要的作用。 


现代无损检测技术在航空工业中的位置与作用,可以用下图所示的结构来描述,从航空产品的设计、材料研究与制备、工艺研究与优化、结构件制造装配、整机服役和结构修理等都离不开无损检测技术强有力的支持和核心配套。


无损检测在航空产品技术链中的作用


用于航空产品的设计


随着航空产品技术含量和复杂程度的大幅度提升,许多先进的结构都采用了与以往不同的设计思想和整体结构形式,设计师在结构设计时,通常都会引入无损检测的理念和知识,甚至在结构方案设计阶段,就征询无损检测工程师的意见,充分考虑所设计的关键结构和重要结构的无损检测的可检性和缺陷检出能力以及适用的检测方法,从而为后续的结构制造和结构寿命设计以及缺陷/损伤容限的确定,提供综合决策和产品验收条件。 


因此,在现代航空产品的设计中,越来越多的设计师已将无损检测前移到了航空产品的设计阶段,无损检测在航空产品及其结构方案设计中有着不可或缺的技术支撑作用。


用于材料及工艺缺陷的表征与评估


与航空产品的最终质量控制不同的是,在航空材料、工艺研发阶段,首先需要研究建立对其的无损检测方法及缺陷表征与评估方法,回答什么是“缺陷”,哪些“缺陷”是允许的,哪些“缺陷”是不允许的,当然,这些“问题”的回答还与设计密切有关。


技术上,目前尚难做到在材料制备和工艺制造工程中实现“零缺陷”制造,同时,只有当知道和掌握了材料制备和工艺优化过程中产生的结果偏离或优化不够引起的“缺陷”时,才能进行针对性的材料制备与工艺的改进。


因此,先进的无损检测技术在航空材料制备与工艺研究中有着非常重要的作用,特别是当新材料新工艺要在航空产品上推广应用时,缺陷的表征与评估是加速材料研究与工艺优化进展的重要技术手段,也是研究建立缺陷无损检测方法的基础性技术工作。


用于结构制造与过程控制


航空产品,例如飞机,通常都是由大量的零部件构成的,少则由几千个,多则由十几万个零件组成,涉及到原材料制备、零件加工、部件组装等许多冷热制造工艺与制造过程,几乎每一个制造工序、每一个制造工艺的制订和实施,都与最终形成的航空结构与航空产品的质量有着密切的联系。


因此,作为质量控制的无损检测,几乎会渗透到每一个航空结构制造过程中的质量控制,包括通过采用先进有效的零部件无损检测、零部件或结构制造工序过程/工序间的无损检测。 


通过采用先进有效的无损检测,一方面防患于未然,防止有缺陷的零件或优化不合理的工序进入下道制造工序,避免造成更大的损失;另一方面,通过无损检测结果的反馈,对进入实施阶段的结构制造工艺和制造过程进行优化,防止同样的问题重复出现,提高成品率,降低综合制造成本。因此,在现代航空产品的制造过程中,无损检测成本已然成为其制造成本的重要组成部分。


用于航空产品的安全性评估与寿命预测监测


通常航空产品都有非常明确的安全使用寿命预期,例如,民用飞机,一般都要求安全服役周期在20~30年,甚至更长,而且现代航空产品推出了无寿命设计理念,即只要有需要,航空产品在得到有效的维护/修理后,就应具有安全出勤的能力。


其中一个非常重要的技术手段,就是通过建立先进有效适用的无损检测与评估方法,按照预定的维护/维修周期,对航空产品进行定期科目的检测,对航空产品中的结构,特别是关键结构和重要结构及其受力部位进行无损检测与评估,甚至是寿命监测,及时发现航空产品在使用过程中可能出现的结构损伤或者缺陷,以便进行及时的维护/维修。


因此,无损检测在航空产品的使用过程中有着非常重要的作用,主要体现在:


1航空产品服役过程中的无损检测,主要是用于航空产品日常使用过程中那些可接近的结构或零部件部位的例行无损检测。


2航空产品维修过程中的无损检测,主要用于航空产品的定期维修/修理过程中的零部件或结构的无损检测,包括结构修理前后的无损检测 。


3关键结构和重要结构的寿命预测与评估及健康监测。


因此,现代无损检测技术在航空工业中有着非常重要的作用,它贯穿于航空产品全过程全寿命周期的各个阶段和工序过程。


节选自《2016中国无损检测年度报告》


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