复合材料喷水耦合超声C扫查检测系统的研制

目前,可用于复合材料无损检测的各类方法中,以超声检测方法最为有效和方便,发展也最迅速.由于复合材料航空构件的尺寸通常比较大,有些构件不适合长时间水浸,并且大多数复合材料对超声波的衰减都比较严重,因此,复合材料超声检测方法通常为喷水耦合的穿透检测.     

USL超声C扫描喷水检测系统在哈飞复合材料检测中的应用

2007年,亚洲最大的复合材料生产基地在哈飞建成,随着该基地的建成,哈飞也陆续采购了一批国内外最先进的设备,其中包括英国超声波科学有限公司(USL)生产的超声波C扫描喷水复合材料检测系统,系统有效扫描范围为8m×1.5m×3m.     

大型胶接蜂窝构件的超声波检验

本文介绍了对几种大型蜂窝结构所采用的超声波喷水穿透法探伤技术、半自动探伤系统和喷水聚焦探伤的试验。此外,还对超声波在蜂窝结构中传播时的波型变换进行了讨论,并对几种声学方法的测试结果进行了比较。     

成果简介

１　铝蜂窝舱口盖喷水超声波检验本成果采用喷水超声穿透法辅以超声振铃反射法、声阻抗法和福克仪法对导弹铝蜂窝舱口盖粘接质量进行无损检验。由于采用喷水探头,提高了探伤灵敏度和缺陷的定界,可以发现,直径为１０ｍｍ以上的缺陷。试验证明,采用超声穿透法发现的缺陷最多。在无损检测中有推广应用价值。２　软磁合金焊接工艺电磁壳体由ＦｅＣｒ１７ＮｉＴｉ软磁合金和１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢焊接而成。本成果研制成功自动钨极脉冲氩弧焊机和专用焊轮,选用ＪＭＣ—２转盘作为旋转装置,经过研究试验,制订出合理的工艺规范,焊接出…     

C夹层雷达罩无损检测技术

针对C夹层雷达罩无损检测中遇到的问题,开发了大型喷水穿透法超声C扫描检测系统SM-99、电磁测厚仪EMT-01、超声涂层测厚方法等新技术和新设备,满足了雷达罩制造过程的检测需要.     

复合材料孔隙超声反射法和穿透法检测对比分析

采用超声反射法和超声穿透法对碳纤维增强树脂基复合材料层压板进行孔隙缺陷检测与孔隙率数值评估。通过工艺偏离的方法制备不同孔隙级差的检测试样,采用超声反射法与超声穿透法对该批试样进行检测,得到不同级差孔隙缺陷对应的超声检测波形和成像检测结果,并基于声波衰减幅度对孔隙率进行量化评估。结果表明:孔隙率在0.0%~3.0%之间时,两种超声检测方法的评估结果相吻合,超声反射法对微米级孔隙缺陷或低孔隙级差具备更高的检测灵敏度;超声穿透法对高孔隙率级差或大厚度或高衰减材料的复合材料制件提供更高的超声穿透能力。     

先进无损检测技术在复合材料缺陷检测中的应用

针对飞机复合材料构件全生命周期无损检测问题,介绍喷水超声C扫描技术、相控阵超声技术、空气耦合超声技术、激光超声技术和红外热成像技术在复合材料检测中的最新应用.研制大型喷水超声C扫描系统和新型超声、红外检测系统并开展试验研究,采用喷水超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料构件的C扫描检测;采用相控阵超声检测方法,实现了碳纤维复合材料R角检测;采用空气耦合超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料检测和PMMA板的导波检测;采用激光超声方法,实现了碳纤维复合材料分层检测;采用红外热成像方法,实现了蜂窝夹芯复合材料结构检测.研究表明,提出的超声、红外检测技术可以用于飞机复合材料构件全生命周期的大型结构检测、复杂结构检测、非接触检测、高精度检测和外场快速检测.     

复合材料高分辨率RF超声检测技术及其应用

通过分析脉冲超声波在复合材料中传播形成的检测信号特征,采用高分辨率RF超声检测技术实现了纤维增强/树脂基复合材料高分辨率缺陷检测.结果表明,采用该技术纵向分辨率和表面检测盲区可达0.13mm左右,可得到复合材料中孔隙率含量的清晰分布,实现复合材料冲击损伤、分层等缺陷的扫描成像检测.     

硅橡胶-钢粘接质量的超声检测

采用与零件相同工艺设计制作了带有人工缺陷的试验件,对试验件进行超声脉冲反射法、穿透法检测试验,获得了试验件的C扫描检测结果图像。经对试验件进行机械、液氮冷冻两种方法解剖,获得了试验件粘接层质量真实信息,液氮冷冻解剖法更优。通过对超声C扫描检测结果与解剖目视检测结果对比分析,穿透法检测与液氮冷冻解剖结果相同。零件超声检测及解剖验证表明,穿透法更适合检查硅橡胶-钢粘接质量。     

复合材料蜂窝夹芯结构修理后强度研究

对复合材料蜂窝夹芯结构受损伤之后的几种典型修理方法及修理材料、修理工艺等内容进行了试验研究。试验件分别模拟伤及单侧面板的非穿透损伤和伤及双侧面板的穿透损伤,分别采用单侧挖补、单侧加衬挖补和双面贴补法进行修理,然后进行面内单向压缩试验。给出了复合材料蜂窝夹芯结构修理前后的刚度和强度变化规律。为了同试验结果进行对比,还采用 NASTRAN软件对典型的非穿透挖补修理件进行了三维有限元应力分析,计算结果与试验结果吻合较好。     

1090ES广播式自动相关监视系统的CPR算法

在1090ES广播式自动相关监视（ADS—B）系统中,为了对飞机的位置消息进行有效编码,经度和纬度采用简洁位置报告（CPR）的形式。介绍了CPR编解码算法的基本原理,详细描述了1090ESADS—B系统中经度和纬度消息的CPR编解码方法,给出了全球位置和本地位置的编解码算法和实现步骤。     

复合材料在商用发动机作动系统中的应用分析

先进飞机及其发动机的需求是复合材料发展的强大推动力。基于复合材料的特点以及在航空中的应用情况,提出了发动机作动系统对复合材料的需求。根据商用发动机作动系统的定义与范围,详细论述了该系统未来发展方向对复合材料的应用需求。通过对比分析复合材料在国内外发动机作动系统中的应用现状,提出了钛基复合材料、Si C复合材料、变形记忆合金复合材料、压电功能复合材料等先进复合材料的应用发展方向,为中国商用发动机作动技术的发展提供相关建议。     

温度对压电陶瓷传感器信号传输的影响研究

近年来,飞机结构健康监测技术得到了快速的发展,并在航空航天等领域得到了广泛的应用,特别是在碳纤维复合材料结构的状态监控与损伤诊断方面更是明确了功能材料与智能结构的发展趋势。首先分析了航空领域典型的结构健康监测技术,包括模态法、机电阻抗法、超声法、声发射法、Lamb波法,并对其中的Lamb波法进行深入讨论。而后,开展了基于Lamb波技术的温度对压电陶瓷传感器信号传输影响的实验研究。该研究考虑了实验装置及传感器在高温环境下的特性,特制了用于测试压电陶瓷传感器信号传输特性的高温实验装置,将压电陶瓷传感器通过机械方式安装于实验装置上,开展环境实验。分别对五档不同温度下的实验结果进行分析,研究结果表明:温度对压电陶瓷传感器信号传输具有一定影响,并给出了信号受温度影响的变化规律。     

制作微结构的超声复合加工机理

提出了制作微结构的超声复合加工方法,分析了超声、超声复合电火花、超声复合电解微细加工机理。用微细放电组合工艺制作了多种截形微细工具电极;完善试验系统,进行了多种材料、形状微结构超声复合加工试验。结果表明:超声加工是制作硬脆材料微结构的有效方法;超声复合电火花制作金属材料微结构有较好的精度及加工稳定性;超声复合电解加工兼有效率高、精度好的技术优势。     

不分离型超声复合铣削系统稳定性研究

为研究不分离型超声复合铣削系统的稳定性,讨论了超声复合铣削运动特性,建立了不分离型超声复合铣削稳定性模型。利用半离散法对超声复合铣削稳定性进行研究,应用MATLAB软件进行数值分析并得出了超声铣削稳定性叶瓣图。研究表明,不分离型超声复合铣削能提高普通铣削系统的稳定性,最大极限切削深度提高约13.8%。利用钛合金材料进行超声复合铣削的试验验证,试验结果验证了理论模型与稳定性叶瓣图的正确性,同时也验证了利用半离散法分析超声复合铣削系统稳定性的可行性。     

C/SiC复合材料的制备及加工技术研究进展

碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料由于其强度高、硬度大、耐磨损,被广泛应用于工业、航空航天等领域,然而C/SiC复合材料难以被稳定地去除加工。本文综述C/SiC复合材料的常见制备方式及其材料的性能特点。概述C/SiC复合材料的传统机械加工、超声辅助加工、激光加工等加工方法,分析了各种加工方法的材料去除机理、加工精度、常见缺陷及加工过程中存在的问题。传统的机械加工需进一步优选切削刀具材料;超声辅助加工需探究超声振动的刀具与材料之间的耦合作用机制、振动作用下的材料去除机理;激光加工要进一步研究2.5维及3维C/SiC复合材料的激光加工去除机理。在这些研究的基础上进一步采用复合加工的方法,探寻C/SiC复合材料高效、精密、稳定和无损加工的可能性。     

超声波辐照对聚合物及其复合材料性能的影响

综述了超声辐照对聚合物及其复合材料在超细添加材料分散、力学性能、理化性能以及组织结构等方面的影响规律及其相应的作用机理,提出了超声波辐照工艺与其他工艺复合等的发展趋势和应用前景。     

高抗冲阻燃酚醛型舱内复合材料研究

根据飞机对货舱内衬材料使用时阻燃性及抗冲击韧性的要求，选用柔性环氧活性韧性组分和乙烯基聚合物物理共混韧性组分对基本阻燃酚醛组分进行改性，研制出了４１９３树脂体系，基于该体系的复合材料在有良好阻燃性的同时，还可使刚性和冲击韧性达到良好的匹配，并能满足目前先进的适航性要求。     

植入FBG的碳纤维复合材料全寿命周期结构状态研究

将光纤光栅传感器与碳纤维复合材料进行一体化集成设计,在碳纤维复合材料内部植入光纤光栅传感器,验证了埋置工艺的可行性,确认了其可实时监测环境温度值,研究了植入光纤光栅传感器后碳纤维复合材料的结构强度变化及光纤光栅的信号传递率。试验结果表明:碳纤维复合材料埋入光纤光栅传感器前后结构强度变化率小于10%,光纤应变信号传递率高于90%,光纤光栅传感器可以作为碳纤维复合材料结构进行从加工固化、使用过程直至破坏的全寿命周期的结构强度监测的有效手段。     

复合材料紧固孔分层激光超声量化表征试验

提出解决飞机复合材料结构紧固孔分层检测问题的途径。基于激光超声技术,进行复合材料紧固孔分层的量化表征试验。制备碳纤维增强复合材料紧固孔试样,根据复合材料中激光超声的激发参量选取原则,利用材料受脉冲激光辐照作用产生的热弹效应激发超声波,提取表征紧固孔区域分层缺陷的超声信号;分析影响缺陷表征准确度的关键因素,发现脉冲激光光斑尺寸（直径1~5 mm）变化对紧固孔分层的表征不产生显著影响;基于穿透法和脉冲反射法进行激光超声C扫描检测,得到紧固孔区域分层缺陷的形状、尺寸和位置特征。研究结果表明,利用激光超声技术的非接触式激发、接收和高分辨力特点,可以准确测得紧固孔区域分层缺陷导致的波反射和衰减,有效表征飞机复合材料结构的紧固孔分层缺陷。