民航客机维修中红外检测技术的应用及开展

李毅洋

（厦门航空有限公司，福建 厦门，361000）

民航客机维修中红外检测技术的应用及开展

李毅洋

（厦门航空有限公司，福建 厦门，361000）

中国民用航空维修系统已经越来越多的应用红外热像技术检测飞机复合材料构件在服役过程中产生的缺陷。从发展趋势来看，红外热像检测技术将会成为航空器无损检测的常规检测手段；从维修工作的实际效果来看，采用红外热像技术检测复合材料蜂窝内部积水的方法效率高、结果准确。

民用航空；红外检测；飞行器；积水

1　红外检测的理论基础

1.1红外检测的基本概念

红外检测是一种集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外辐射，将其以热像的形式显示出来，从而准确判断物体表面的温度分布情况。与超声、射线等常规检测方法相比，具有准确、实时、快速、无污染等优点。

通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。

1.2红外检测基本方法

红外检测是基于红外辐射原理，通过红外热像仪记录和观察被检测物表面的温度变化来检测物体缺陷和损伤的无损检测方法。物体中的很多缺陷其导热特性与材料本身存在明显差异，当采用特定模式的热激励时，缺陷会影响热传导，导致表面温度分布异常，采用红外热像仪等传感装置测量被检材料构件表面温度变化，从而可判断物体是否存在缺陷。可分为两大类型，即被动式和主动式。

被动式红外检测不对被检工件加热，仅利用工件自身与周围环境的温度不同，在被检工件与环境的热交换过程中进行红外热像检测。适用于运行中设备的质量检测，医疗诊断，建筑物密闭性检查和规定时间内飞机结构的检查，如控制面板线路及翼面内部积水检查。

表1　红外检测与其它常规无损检测方法的比较

主动式红外检测需对被检工件热激励，使被测对象失去热平衡，在热激励的过程中或停止热激励后一段时间进行检测。工件内部有缺陷，则均匀热流被缺陷所阻，经过时间延迟在缺陷部位所对应工件表面表现为温度差异。

根据所观察的被检物体红外辐射的分布，来定性红外热图所发现和准确定位缺陷区域，并且作相应评估。

1.3红外检测的特点

与常规无损检测方法相比， 红外检测具有非接触、快速、检测面积大、直观和准确等特点，并且非常适合现场、外场以及在线在役检测。

如果被测结构件或部位的温度在绝对零度以上，并且基体材料与损伤之间的温差达到了热成像仪的热灵敏度范围，就能被红外探测器捕获并区分出来，因此对检测的实施时间没有约束，白天和夜晚都能进行。

检测时从加热到图像采集， 最后进行定量分析， 可一次完成，因此自动化程度较高，并且图像信息显示直观，便于存档备查。在检测速度上，红外检测技术采用主动加热方式，加热过程很短，且进行图像采集的时间只需十几秒或几十秒，因而单次检测的时间较少。

红外检测技术在多层复合材料受撞击后的层析探伤和分析方面具有独特的优点，能够检测出飞机复合材料结构件的冲击损伤、分层、蒙皮与蜂窝芯脱粘和侵蚀等损伤。

此外，通过专用软件可进行损伤面积、损伤埋藏深度等测量计算，为构件是否判废的确定和修理方案的制订提供准确的参考数据。

1.4红外检测与其它常规无损检测方法的比较

见表1。

2　民航开展红外检测的应用实例

2.1电吹风加热方式检查方向舵积水

此方法需要两人进行，其中一人负责使用电吹风加热被检区域并标记，另一人负责使用热像仪扫查检测（见图1）。环境温度在 10 -35°C 之间，直接采用电吹风加热；如果环境温度大于 35°C，应采用在被检表面施加薄水层的方式。加热前应目视检查被检升降舵表面的状况，确保被检表面清洁平滑，特别注意那些可能影响最终结果判断的表面状况。

图1　现场操作范例

图2　操作原理示意图

采用边加热边检测的方式进行，加热和检测应在方向舵的同一面进行，当完成一面的工作后，换到方向舵的另一面重复进行相关工作（见图2）。对于有显示的被检区域，如果不能确切判断为方向舵的构型结构、形状变化、内部有其他填充物等带来的显示，即可判断为积水区域。应绘出详细的积水区域分布图并在原位标记（见图3、4）。

2.2电热毯加热方式检查升降舵积水情况

在严寒地区开展此项工作时需要合适温度的机库而炎热地区需要避开高温时段。加热前应目视检查被检升降舵表面的状况，特别是那些可能影响最终结果判断的表面状况；被检表面应清洁干燥，避免影响检测结果。将电热毯均匀平放在被检升降舵的上表面，保持电热毯与升降舵蒙皮面板的良好接触，避免加热局部不均匀。（见图5）

完成加热后，将电热毯移除检测区域。将红外仪对准被检表面并尽量与被检表面保持垂直，被检区域应纳入成像仪视场中，其他背景不应出现在视场中；对成像仪进行预调整；调整焦距使视场中的任何被检区域中不连续的结构，如紧固件孔、加强肋等显示清晰。对升降舵进行分区域扫查检测，应采用先下表面后上表面的顺序进行检测，每面检查应控制在10分钟内完成。

对于所有有显示的被检区域，如果不能确切判断为升降舵的构型结构、形状变化等带来的显示，即可判断为积水区域。

2.3实际操作中的经验总结

2.3.1环境对检测的影响

无论是采用何种方式都应尽量避免在高温高热坏境和风力较大的天气环境下进行检测工作，以减少对红外成像仪工作的干扰。

2.3.2检测距离对结果的影响

在被检表面与成像仪之间的的距离应在一定范围之内，适当调整成像距离，即保证检测的灵敏度又兼顾检测效率。

2.3.3检测结果的判定

在判定结果之前，应先了解被检工件的构型结构、形状变化、内部有其他填充物或外部冷/热源的反射等带来的显示；对疑似缺陷工件也可进一步采用其它无损检测方法进行验证。

3　开展红外检测项目所需具备条件

3.1开展红外检测工作对检测程序和标准的要求

各航空大国已把红外热像检测技术广泛应用于飞机复合材料构件内部缺陷及胶接质量检测、 蒙皮铆接质量检测。美国还把它用于航天飞机耐热保护层潮湿检测，空间发射舱复合材料的脱粘检测。红外检测应按相应的检测程序进行。应能检测出验收标准中所规定的拒收不连续。检测程序应提交被认可的工程机构审核和（或）批准。

图3　红外成像仪显示1

图4　红外成像仪显示2

3.1.1相关BOEING 787相关的红外检测程序

BOEING NTM手册的PART 10是关于热成像检测的章节，对具体的零部件给出了具体的检查方法和检查步骤。在手册的PART 1中，对红外热成像的设备、系统做出了一般性的介绍。

随着新型复合材料的不断出现，越来越多的复合材料被用于飞机的机身、机翼等越来越多的部位。因此，在最新的BOEING787 NTM 手册中出现了对复合材料进行热损伤检查的章节。该工艺是使用中频红外光对复合材料进行扫描，在得到检查区域的光谱后与标准光谱进行对比，从而对检查区域进行评判。

3.1.2MH T 3022-2011航空器复合材料构件红外热像检测

MH/T3022-2011《航空器复合材料构件红外热像检测》是由中国民航无损检测资格鉴定与认证委员会编写，由中国民航局批准实施的行业标准。对民用航空器使用的复合材料构件红外热像法检测中的各种数据作出了最低的规定。

本标准参考了ASTM E2582－07《航空应用中复合材料板及其维修区脉冲红外无损检测实施标准》（英文版）和波音公司及空中客车公司的无损检测手册（NTM）手册。

3.2开展红外检测工作对检测人员的要求

标准要求从事热像检测的人员应按 MH/T 3001的要求通过相应的资格鉴定与认证，或按合同或采购单中的规定执行。这与航空器维修中涉及的其他六种（MT、PT、ET、UT、RT、VT）常用无损检测方法的要求一致。

3.3开展红外检测工作对设备的要求

红外热像仪在初次使用时以及今后每年应送指定机构或仪器制造厂家进行校准。发现仪器工作不正常时或经过可能影响其性能的修理后也应及时进行校准。

热激励装置或其上安装的计量器具应按计量器具管理程序定期检定或按生产厂商的规定进行校验。参考试件初始使用前应经过校验。经校验合格的参考试件应有证书。

参考试块在民航红外热成像检测中对检测结果起决定性的作用，因此标准对参考试块的参数作了详细规定，并要求每次使用前应对参考试块进行检查，若发现损伤，应进行评定，确定是否可用。

4　结语

从发展趋势来看，红外热像检测技术将会成为航

下转P74页

The application of infrared thermographic techniques in civil aviation maintenance & develop

Li yi-yang
（XIAMEN AIR， XIAMEN FUJIAN， 361000）

In the Chinese civil aviation maintenance system， infrared thermographic techniques has been more andmore utilized to detect the composite defects produced in the service. From the development trend， infrared thermographic techniques will become a routine non-destructive test method in civil aviation. From the maintenance effect， the use of infrared thermographic techniques have higher efficiency and accurate in detect composite honeycomb internal hydrocephalus.

Civil Aviation， infrared inspection， aircraft， hydrocephalus