复合材料在飞机主承力结构上的应用及无损检测标准

综述了国内外飞机复合材料主承力结构、机身应用现状及航空制件质量验收标准应用概况,阐述了航空复合材料零件验收标准的制定依据和原则,以及航空复合材料无损检测验收标准的主要内容;对比并分析了国际主要航空企业的无损检测验收标准,简述了飞机复合材料主承力结构及机身无损检测标准的发展趋势。     

复合材料无损检测

随着复合材料在飞机重要结构上的应用比例不断提高,复合材料的无损检测技术也越来越受到人们的关注。复合材料无损检测技术已经贯穿于复合材料结构成型、装配、试验、维护和使用的全过程中。本期就复合材料无损检测的应用案例从多角度展开论述。     

复合材料结构数字化自动化无损检测技术

要从根本上解决我国目前和今后飞机复合材料结构的数字化、自动化无损检测问题,其长久之路仍然是结合自身型号研制和批量生产,复合材料装机应用特点,研究适合自身技术特点的复合材料结构数字化、自动化无损检测技术,开发相应的复合材料结构数字化、自动化无损检测技术装备.     

数字技术在机身复合材料上壁板制造中的应用

目前,国内飞机复合材料构件还是手工铺叠为主,无损检测基本上也是手工操作,根本不能适应我国飞机复合材料构件制造的发展,尤其是不能满足大型复合材料构件的要求,这将成为大飞机结构研制的瓶颈,必须尽快采用自动铺带、自动丝束铺放及大型自动无损检测设备,以满足我国大飞机结构研制的需求。     

全碳纤维复合材料飞机零件无损检测验收标准探析

通过对全碳纤维复合材料飞机零件的验收实践、被检出缺陷零件的试验、国内外相关标准的比较,分析了单个缺陷的损伤容限;同一零件不同部位损伤容限区别;多个缺陷的计算方法;多个缺陷区域间距离极限的计算公式;目视检测和采用多种无损检测方法检测的必要性;完善了适合本公司全碳纤维复合材料飞机零件的无损检测验收的标准。     

复合材料损伤及结构修理技术

复合材料已经广泛应用于航空领域,成为飞机结构的主要用材之一.复合材料的损伤破坏机理与金属截然不同,在飞机大量采用复合材料结构后,其维护问题变得更加突出.本文对复合材料的主要损伤类型进行了介绍,对各种无损检测方法进行了总结,并举例说明飞机复合材料结构损伤的定义与描述方法.在此基础上,介绍了飞机复合材料结构的修理流程与主要修理方法,并对相关的试验与理论研究成果进行了综述.     

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.     

连续加热条件下的红外热波无损检测试验研究

作为一种全新的复合材料损伤检测技术手段,红外热波无损检测在飞机复合材料检测与分析中的应用已日趋广泛. 红外热波无损检测基于物体的热辐射特性,通过红外热像仪记录材料表面温度场因内部损伤与基体材料的不同热特性所导致的不同变化过程,再由其对应的红外特征图谱来判别材料的内部损伤.     

激光超声技术在航空复合材料无损检测中的应用

随着复合材料在航空上的广泛应用,激光超声检测技术作为一种新兴无损检测手段,在复合材料检测方面的优势逐渐凸显。对激光超声检测技术原理和应用特点进行了分析,提出了民机复合材料对激光超声检测技术的应用需求,介绍了激光超声检测技术在层压板结构、复杂形状复合材料、蜂窝结构、热塑性复合材料、复合材料孔隙率检测的应用进展,还简要分析了激光超声技术的成本和经济效益。最后评述了现有技术存在的问题及发展趋势,为激光超声检测技术在飞机复合材料检测领域的研究与应用提供一定的参考和借鉴。     

关于复合材料结构健康监测

复合材料在飞机机体和发动机中扮演着越来越重要的角色,同时也促进了无损检测技术（NDT）的发展,也成为真正意义上结构健康监测(SHM)的重要开端。虽然复合材料部件相比铝材部件的维修需求更少,但是同样也需要检查和修理。而且,随着复合材料在新飞机或发动机中所占比重的不断增大、部件数量增多且结构越来越复杂,其检查和维修的经济性变得越来越关键。     

Successes and challenges in non-destructive testing of aircraft composite structures

Composite materials are increasingly used in the aerospace industry. To fully realise the weight saving potential along with superior mechanical properties that composites offer in safety critical applications, reliable Non-Destructive Testing (NDT) methods are required to prevent catastrophic failures. This paper will review the state of the art in the field and point to highlight the success and challenges that different NDT methods are faced to evaluate the integrity of critical aerospace composites. The focus will be on advanced certificated NDT methods for damage detection and characterization in composite laminates for use in the aircraft primary and secondary structures.     

Q/ZHFC 复合材料无损检测标准浅析

Q/ZHFC复合材料无损检测标准是在数十年的持续研究,经过不断修订完善后,自主形成的首套国内比较成体系的专业级复合材料无损检测标准,包括不同复合材料、不同成型工艺的复合材料结构、不同几何特征和不同缺陷检出要求的复合材料结构的无损检测标准,由通用标准、专业标准和规程/作业指导书/工艺卡三层标准构成,涵盖了复合材料无损检测涉及的“人、机、料、法、环、测”各个关键技术要素,为行业内外复合材料的无损检测提供了较为全面的标准和应用支撑。     

超大型复合材料机体部件应用技术的新进展——飞机制造技术的新跨越

从超大型复合材料部件在军/民用飞机上的应用进展入手,重点介绍了复合材料在波音787机体主要结构上的应用,给出了机身复合材料部件应用的特殊性及空客公司对其所持的争议。分析了波音和空客公司在复合材料应用方面的竞争,分别以波音787和空客A380为例介绍了两公司相应的技术策略：机体整体复合材料部件制造技术和大型复合材料壁板组装成机体技术,以及迫于竞争的压力,空客公司新的应对措施,即采用全复合材料机身壁板结构,将复合材料在A350-XWB上的用量提高到52％。最后总结了复合材料部件设计制造的独特性和复杂性,并得到对中国研制大型飞机的启示。     

Structural health monitoring techniques for aircraft composite structures

In order for composite materials to be used more extensively in load carrying aircraft structures, they have to be maintained in a safe and economical manner. Critical flaws may be induced in the structure requiring repair before the next scheduled inspection. Continuous monitoring will significantly increase operational safety. The information acquired in real-time would also benefit the understanding on fracture mechanics of composites, improving the confidence in their use and broadening their applications. The cost of inspection is approximately one-third of acquiring and operating composite structures. In order to compete in the increasingly demanding area of aircraft structures cost effective techniques need to be developed. Large areas need to be scanned rapidly without removal of individual components, minimising the disruption of the structure’s operation. In this paper a review of currently used inspection methods is presented and some examples are described where Lamb wave based scanning techniques have been used to identify internal damage in multi-layered composite structures.     

固体发动机无损检测新技术评述

文中阐述了无损检测新技术在固体发动机推进剂及多界面脱粘方面取得进展的部分情况。探讨和展示了装药发动机采用无损检测新技术中存在的难点及前景。     

Multiscale Modelling of Aerospace Composites——A Perspective

This paper introduces a series of approaches in the modelling of composites with complex multiscale structures and features. Fundamental theory underlying multiscale structures are brought to light and discussed. There can be considerable benefit in the representative application of multiscale modelling techniques to civil aircraft design and this aim of this paper is to provide essential perspectives from several fields of research that may be beneficial to aerospace composites modelling methodologies if applied appropriately.     

民用飞机结构检查可达性分析研究

结构检查的可达性对于航空公司的定检维修相当重要,而针对民用飞机的结构可达性分析的研究相对较少。从适航条款的要求出发,结构可达性可分为目视检查(一般目视检查和详细目视检查)任务、无损检测任务和更换、调整任务,而检查类型任务才是可达性分析的重点。提出了一种结构检查可达性的分析方法,总结了目视检查任务和无损检测任务两种类型任务的检查要求,根据检查任务的检查要求,基于人体实体可达性、结构本体可达性、光照情况和维修资源使用情况四个角度,提出可达性检查等级,可达性检查等级结合检查任务实施的检查门槛值和检查重复间隔,给出可达性分析结论。通过某型飞机详细目视检查任务和无损检测任务的案例分析,可以看出此结构检查可达性分析方法易于操作,并可以给出明确的可达性结论,为可达性措施条款的符合提供了一种分析途径。     

VGStudio MAX2.0软件在CT图像三维重建中的应用

为发展和应用工业CT测量技术,提高航空零部件无损检测质量,我们在现有工业CT机二维计算机层析的基础上,使用三维重建专业软件VGStudio MAX 2.0,对被检工件的系列二维CT图进行重建,得到三维数据模型。计算机重建的工件可以实现更高级的几何显示功能、结构复杂部位的尺寸测量以及缺陷的检测分析,让人们对产品的整体结构和质量有更为全面、深刻的了解。     

我国大型民机复合材料产业的钻石模型分析

复合材料是确立我国大型民机产业竞争优势的重要因素之一。首先,梳理了大型民机复合材料产业上游、中游和下游的细分行业。随后,采用钻石模型,从六个维度对我国大型民机复合材料产业竞争力进行了分析,包括：1)资金、软硬件和人才队伍等生产要素的优势和不足;2)我国民航运输业、大型民机制造业的巨大市场需求;3)我国大型民机复合材料产业链的健全和快速发展;4)国内飞机主制造商的资源整合及国外主制造商的战略举措;5)国家和地方的政策支持;6)大型民机复合材料应用和产业发展的发展机遇等。最后,根据钻石理论,基于我国大型民机复合材料产业现状分析,从“政用产学研”五方面,提出提升我国大型民机复合材料产业竞争力的建议措施。钻石模型可以为我国大型民机复合材料产业规划制定和相关研发企业决策提供指导。     

人工槽模拟GH4169涡轮盘表面裂纹缺陷的微磁检测

针对航空发动机涡轮盘表面裂纹缺陷,提出一种地磁场环境下的微磁无损检测(NDT)方法。磁化试验测得了广泛使用的镍基高温合金GH4169材料的磁化特性曲线,通过磁性分析,证明该材料的相对磁导率略大于空气的相对磁导率,为弱顺磁性物质。理论分析了微磁检测适用于涡轮盘试件的检测原理和缺陷处的磁异常特征,通过对预置人工槽缺陷的涡轮盘试块进行检测,验证了理论分析的正确性。检测结果表明,随着涡轮盘表面裂纹宽度和深度的增加,磁异常的宽度和峰值也相应增加,裂纹宽度相同时,深度越深,或者说深宽比越大,磁异常越明显,且裂纹产生的位置对定位精度存在一定的影响。该微磁检测方法为涡轮盘表面裂纹缺陷的有效检测提供了新的思路,能进一步推广应用于飞机发动机的其他部件,如转子叶片、涡轮轴等,以及飞机机身上具有相似磁学特性的材料的无损检测。