复合材料结构数字化自动化无损检测技术
（1）基于超声穿透法的复合材料数字化、自动化无损检测技术。
利用入射声波在穿过复合材料时能量的衰减变化进行缺陷识别与检测，西方比较青睐这种检测方法，超声换能器分别安装在2个对称的多轴扫描机构上，在数控系统作用下，通过运动编程控制，使2个探头对被检测复合材料构件进行自动扫描检测。采用穿透法检测时，对超声换能器和仪器的分辨率和检测盲区要求相对较低，但需要有很好的同步与扫描控制技术。
与超声反射法相比，其主要技术特点还有：
·超声换能器需要从两侧接近工件；
·超声换能器同步控制和型面跟踪复杂；
·对于复杂的零件，通常只能采用单通道工作；
·检测效率不高；
·技术成本高。
（2）基于超声反射法的复合材料数字化、自动化无损检测技术。
利用入射声波在复合材料中传播产生的反射信息进行缺陷识别与评估，欧洲比较青睐这种检测方法，超声换能器安装在一多轴扫描机构上，通过运动编程，换能器在数控系统作用下，对被检测复合材料构件进行自动扫描检测。通常复合材料单个铺层厚度约0.13m m，因此采用反射法检测时对超声换能器和仪器的分辨率和检测盲区要求较高，但不需要有同步扫描机构，检测灵敏度比穿透法高。与超声穿透法相比，其主要技术特点还有：
·超声换能器只需要从一侧接近被检测工件；
·超声换能器型面跟踪要求高；
·可实现多通道检测；
·检测效率高；
·技术成本较低。
不论采用哪种数字化、自动化超声检测方法，都需要有很好的型面跟踪技术、信号处理技术和超声系统综合技术。特别是针对大型复合材料结构，目前国际上采用的扫描方法主要有3种：示教、基于零件的CAD模型和测量仿形。但实际检测应用情况都不理想：示教和仿形的方法效率太低，被检测零件的CAD模型到了复合材料检测工序，已经不适用。所以，寻找新的快速适用的扫描方法是解决复合材料构件数字化、自动化检测的当务之急。近年来北京航空制造工程研究所一直在开展这方面的新技术研究，正在研究一种基于被检测复合材料零件自由型面的跟踪扫描技术，以解决7500mm×6000mm以上大型复合材料构件的超声数字化、自动化高效无损检测，目前已完成技术方案试验，进入系统设计制造阶段。
北京航空制造工程研究所是国内最早从事复合材料无损检测的专业 研究 所，早 在 20世纪70年末80年代初，就开始了复合材料无损检测技术研究，针对复合材料特点，先后提出并成功研究了高分辨率RF超声检测技术、缺陷识别方法、检测仪器、微盲区换能器、缺陷成像方法、自动扫描成像检测设备等，形成了独特的复合材料检测技术体系，一直在国内复合材料应用领域发挥主要作用。如研制了FJ系列高分辨率无盲区超声换能器、复合材料系列超声检测仪器、CUS-21复合材料构件复杂部位超声检测系统、CUS-22超声自适应检测设备、MUI-21 大型复合材料结构超声自动检测技术设备、CUS-2F复合材料缠绕超声自动检测技术设备等，为国内复合材料研究和工业应用部门提供了强有力的技术支持和支撑，在航空型号研制和生产中一直在发挥重要作用。特别是正在研制的 UltraScan 9000复合材料数字化、自动化超声自动扫描检测系统，多达20检测通道，采用独特的自动跟踪扫描技术，可以适应7500mm×6000mm以上规格的复合材料构件的自动扫描检测。
采用这种数字化、自动化超声检测技术，可以通过直观的图像方式再现被检测复合材料结构内部缺陷的详细分布和整个结构的内部质量情况，进行缺陷的量化评估。
对复合材料数字化、自动化无损检测发展的思考
复合材料数字化、自动化无损检测是一个与复合材料及其制造工艺密切相关的专业技术，其发展和应用必须紧密结合自身的复合材料、结构设计与制造、应用等特点进行合理规划，例如Boeing 和Airbus公司一直结合自身的复合材料研发计划和生产任务，在开展复合材料数字化、自动化无损检测技术的研究和应用。特别是基于设备的复合材料数字化、自动化无损检测，针对性更强，去过Boeing和Airbus公司参观的人都能感觉到在复合材料数字化、自动化无损检测方面，他们具有明显的不同特点和技术思路。复合材料数字化、自动化无损检测技术的关键是需要有十分强大的技术支持的特殊专业设备，集无损检测、传感器、仪器、信号处理、扫描控制、成像以及计算机、机械、电器、数控等多专业、多学科于一体，专业性极强，属于特殊的个例技术设计应用，必须结合复合材料、工艺和结构设计制造等进行专门的设计。Boeing和 Airbus公司都花费巨资，进行了长时间的持续研发和技术积累，才有今天的技术规模。
我国在这方面几十年的简单引进案例反复表明，要从根本上解决复合材料数字化、自动化无损检测，仅单纯或机械地引进一两台检测设备，远不能从根本上解决复合材料结构数字化、自动化无损检测。
一方面，目前我国每年都要花费大量资金从国外购买一些不太适合自身型号研制和生产特点的检测设备，而且这些检测设备的引进又大多缺乏技术依托和配套技术支持，缺少应用开发和相关技术配套，因此难以形成有效的生产能力。另一方面，在型号研制和生产中又急需无损检测技术设备来确保装机结构件的质量，帮助稳定工艺，为材料研究提供评价手段，为设计应用反馈信息，保证复合材料结构研制和型号生产过程中装机件质量。
因此，今后的发展规划与思路，应立足自我，充分利用国际技术平台，根据自身型号批量生产和复合材料装机应用特点，利用有效的资金，开发复合材料结构数字化、自动化无损检测技术装备，建立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体系和平台，增强可持续发展的技术内涵。(end)
评论