摘要：近年來，隨著航空工業對無損檢測需求的不斷提高，激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結構健康監測等無損檢測新技術在航空工業中的應用研究蓬勃展開。本文在闡述了激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結構健康監測等無損檢測新技術的機理與特點的基礎上，簡要介紹和評述了它們在航空工業中的應用現狀以及未來的發展趨勢。

眾所周知，在航空工業中采用無損檢測，對于保證產品質量、降低原材料的損耗，具有十分重要的意義。隨著新材料、新結構和新技術在飛行器中的廣泛應用。激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結構健康監測等無損檢測新技術應運而生。

這些無損檢測新技術均具有顯示直觀、檢測速度快、檢測效率高，以及可實現非接觸、遠距離及大面積檢測等特點，彌補、克服了常規無損檢測技術的檢測難點或應用局限，有著廣闊的應用前景。

1 各種無損檢測新技術在航空工業中的應用

1.1 激光散斑檢測技術

縱觀激光檢測技術的發展歷史，經歷了幾個發展階段。20世紀80年代，出現了激光全息技術，雖具有靈敏度高的優點，也存在著干版化學處理繁瑣、必須在隔振臺和一定暗室條件下才能工作的缺點。通過CCD攝像機取代干版、隔振性能改善等一系列改進，出現了電子散斑干涉技術(ESPI)，但其還不能適應現場檢測的需要。

目前已進入到激光錯位散斑技術時代。激光散斑檢測技術是利用激光干涉原理，測量物體表面的離面位移，通過選用適當的加載方式(加熱、真空、加壓、振動等)，使激光超聲檢測復雜型面零件缺陷處產生與正常部位不一樣的離面位移，從而在檢測圖像中顯示出來，其機理如圖1所示。具有非接觸檢測、微米級能可靠檢測、變形信息二維實時顯示、能檢測出緊貼性脫粘缺陷、高靈敏度和高效率的優點。

圖 1　激光散斑檢測技術機理

1.2 激光超聲檢測技術

激光超聲檢測技術是一種將激光技術與聲學技術相結合的無損檢測新技術，其研究始于1962年，通過高能脈沖激光加熱被測件表面一點，瞬間熱膨脹產生超聲波向內部傳播，再利用光學干涉系統檢測表面返回的振動信號，其檢測機理如圖2所示。

圖 2　激光超聲檢測技術機理

與傳統超聲檢測技術相比，其最主要的優點是非接觸檢測，消除了傳統超聲檢測技術中耦合劑的影響；超聲傳播方向與激發用激光脈沖的入射方向無關，適合檢測復雜型面；探測激光束可被聚焦成非常小的點，具有微米量級的空間分辨率；加之又是一種寬帶檢測技術，能精確測量超聲位移。

基于激光超聲技術的非接觸、遙測、寬帶等特點，在航空工業中，主要應用于新型薄膜材料、復雜形狀表面結構，以及高溫、高壓、有毒等惡劣環境下的無損評估，如飛機整體機身的快速激光超聲成像、復雜型面飛機零件檢測等，復雜型面飛機零件的激光超聲檢測圖像如圖3所示。

圖 3　復雜型面飛機零件的激光超聲檢測圖像

1.3 紅外熱像檢測技術

紅外熱像檢測技術是通過特定加熱方式使缺陷處產生與正常部位的溫度差，使用紅外熱像儀監測表面溫度，從而發現缺陷，并以視頻方式記錄下來，其機理如圖4所示。

圖 4　紅外熱像法檢測機理

1.4　微波與金屬磁記憶檢測技術

微波檢測技術始于20世紀60年代，經歷了從早期的微波探傷儀、微波顯微鏡到探地 雷達，直至對目標進行成像和識別的發展過程。它是基于電磁波的介質特性與反射透射率之間的關系及定位方程的原理進行檢測的，具有非接觸、非破壞、非電量、非污染的優點。

特別是微波在復合材料中的穿透力強、衰減小，克服了超聲波和X射線等常規檢測技術的局限，如X射線技術檢測平面型缺陷困難。在航空工業中主要用于雷達天線罩、火箭發動機殼體等復合材料構件如氣孔、疏孔、樹脂開裂、分層和脫粘等缺陷的檢測。

2 未來航空工業無損檢測新技術的發展趨勢

隨著航空工業檢測需求的不斷提高，越來越多的無損檢測新技術正逐漸成為航空工業無損檢測保障體系中的新成員，它們彌補了常規無損檢測技術的檢測難點，有著廣闊的應用前景，未來航空工業無損檢測新技術的發展趨勢主要有以下幾個方面。

1. 快速、高效、自動化檢測　

   為達到提高檢測效率、降低檢測成本的目的，使之更適合未來航空制造業的需求，提高無損檢測技術的功效，就必須開展適合航空制造業快速、高效、自動化檢測的探索研究。據統計，國外自20世紀90年代后期已開始將無損檢測技術研究的重點轉移到快速、高效、自動化檢測的無損檢測方向，而且有了初步應用成果。與發達國家相比，目前我國在這方面的差距還很大。

2. 缺陷可視化　

   為使缺陷顯示直觀，便于實現對缺陷特征信息的自動、有效的提取和識別，從而為進一步地分析和處置做好前期準備，就必須開展缺陷可視化研究。

3. 適合航空工業的、采用無損檢測新技術的設備、設施的自主研發

   要使無損檢測新技術在航空工業中獲得更大的效益，在很大程度上是通過一定的無損檢測硬件平臺來實現的。因此，應在充分利用國際技術平臺但不是盲目地采購實物的基礎上，自主研究和開發適合航空工業的、采用無損檢測新技術的檢測設備、設施。

4. 國內航空工業無損檢測新技術標準和規范體系的建立與完善

   為獲得一定的技術支持，以實現檢測結果的準確、可靠，就必須建立與完善國內航空工業無損檢測新技術標準和規范體系。

3　結論

雖然從現狀看，激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結構健康監測等無損檢測新技術在航空工業領域大規模的應用還有相當長的一段路要走，但隨著檢測技術的完善、設備性能的提高、價格的降低以及在航空工業領域應用的逐步深入，可以預見的是，激光散斑、激光超聲、紅外熱像、結構健康監測等無損檢測新技術必將獲得越來越廣泛的應用，發揮更大的作為。

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