红外热像仪在航空器维修工作中的应用

李建刚

（四川航空股份有限公司，四川 成都 610200）

电器、机械装置等设备在发生故障前通常会产生发热现象。利用红外热成像技术能够捕捉异常发热现象，快速、准确、安全地发现故障，避免因此造成航班延误、返航、备降、火灾甚至灾难性事故。

1 红外热成像检测技术原理

自然界任何物体只要温度高于绝对零度（-273.15℃）就会以电磁辐射的形式向外辐射红外能量。红外热像检测技术是使用红外热像仪来检测和测量辐射，将物体辐射的功率信号转换成电信号，是一种非接触、直观、准确、高灵敏度、快速、安全、应用范围广的测定物体表面温度场分布的方法。红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布，反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通过查看生成的热像图和具体点位的温度，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的研判。红外热像仪适用场景展示如图1 所示。

图1 红外热像仪适用场景展示

2 红外热像仪的优点

红外热像仪的优点如下：适用范围广，可实现对金属及非金属材料的温度探测；检测面积广，可对大型物体进行整体观测；检测速度快，可实时显示检测结果；携带方便，适用于现场检测；非接触测量，检测距离远，可以保证设备本身的温度场不受干扰；结果直观显示，以图像的形式显示在屏幕上；采用画中画及热叠加技术，在拍摄物体红外图像的同时可以拍摄可见光照片，并将其融合在一起，让用户在第一时间识别和定位故障。

3 红外热像仪在机务维修工作中的应用范围

3.1 渗漏探测

3.1.1 引气渗漏探测

在发动机、APU 引气系统、空调系统发生渗漏的情况下，高温气体喷出，与渗漏点接近的盖板相对其他部位温度升高，在热像仪上呈现高温区。如果热像仪直接拍摄到渗漏点，则会出现动态、区别于周围环境的颜色带，通过颜色的差异便可准确定位渗漏点。气体出口热成像如图2 所示。

图2 气体出口热成像图

3.1.2 液体泄漏

液压油、燃油、滑油泄漏，无论是热油液还是冷油液，由于与周围物体的比热容不同，泄漏出的油液在热像仪上形成点状或者片状的颜色带。如果液体呈现喷射状，则在热像仪上呈现类似于气体渗漏的动态颜色带。管路泄漏热成像如图3 所示。

图3 管路泄漏热成像图

3.2 电气系统工作状态

3.2.1 用电器

机载电脑、电控阀门、电控电驱的作动筒等用电器在工作过程中产生热量，通过分析其热成像图像，识别出过载、过热等隐患。

3.2.2 继电器、跳开关

继电器、跳开关在接通的状态下会发热，可以通过热成像图像判断其是否处于正常工作状态。

3.2.3 电气线路

工作中的电气线路由于内阻的存在会发热，如果过载或者短路则温度升高明显，如果断路则与周围环境温度接近。用热像仪拍摄，通过呈现的热成像图即可判断线路断路、短路、过载等状况，亦可判断插头连接状况和线路压接、接线质量。飞机电子舱继电器热成像如图4 所示。

图4 飞机电子舱继电器热成像图

3.3 无损探伤

红外热成像无损探伤技术以热传导理论和红外热成像理论为基础，通过主动或者被动式检测，实现对机身金属、非金属及复合材料缺陷的探测和识别。对于无缺陷的物体，热流均匀扩散，物体表面的温度场分布均匀； 如果内部存在隔热性缺陷，热流会在缺陷处受阻，造成热量堆积，物体表面出现局部热区；如果内部存在导热性缺陷，物体表面就会出现局部冷区。由此可见，在检测过程中，当物体内部存在缺陷时，就会在缺陷对应的表面产生异于无缺陷区表面的温度区，两区之间产生温度差。该温差除了取决于物体材料的热物理性质外，还与缺陷的尺寸、距表面的距离及它的热理性质有关。局部温差的存在导致红外辐射强度不同，利用红外热像仪即可以图像的形式显示出温度的变化状况，进而判断出缺陷的状况。热成像无损探伤原理如图5 所示。金属裂纹热成像如图6 所示。

图5 热成像无损探伤原理图

图6 金属裂纹热成像图

3.4 维修教学

利用热像仪的图像和视频拍摄功能记录飞机、部件等的各种工作状态，让学员发现肉眼不可见的现象，将书本和手册里的抽象描述具象化，有利于让学员加深理解，更加直观地掌握系统知识。飞机滑出时发动机状态热成像如图7 所示。

图7 飞机滑出时发动机状态热成像图

4 结语

本文主要介绍红外热像仪的原理、优点、作用以及在机务维修工作中的作用。红外热像仪的作用不仅仅限于以上几点，在航空公司还可应用于消防、安防监控、物业管理等方面。随着科技和生产力的进步，民用红外热像仪逐渐成熟，价格也逐渐降低，航空公司和维修企业可采购手持式或者USB 接口便携式的红外热像仪以实现轻便快捷的排故诊断。