激光超声在飞机进气道检验上的应用

  传统复合材料制品的空穴、夹杂物及分层之类的缺陷一般均采用超声检验。超声检验一般需用水作耦合剂, 同时测头还需作精确的外形扫描,精度差1 %就会产生虚假的缺陷信号, 而且精确扫描需要昂贵的夹具、机器人控制及耗时的外形编程。当对外形扫描碰到厚度变化时, 还需降低扫描速度。

  针对这些问题, 美国洛克希德·马丁公司找到先进的解决方法, 即采用激光超声检验技术, 该技术无需精确的外形跟踪、昂贵的机器人及水基的传感耦合剂。更重要的是检验外形时速度不降低。

  激光超声系统的原理很简单。系统中采用了两个激光器, 一个使受检表面快速受热膨胀而产生超声波。另一个则用来测定超声波, 当其与精确的定位系统耦合时, 该系统可以产生体积图像,不需要水基的传感耦合剂, 结果易判读。

  激光超声技术省时, 可提高效率。在F – 22飞机进气道复合材料的结构试验中, 用激光超声扫描时间不足2h , 而用传统的超声系统, 同一构件则需24h。两者的区别在于对扫描型面的响应不同, 虽然两者对于平面零件的扫描速度均为250 线性mm/ s. 但对于特种型面, 传统的超声系统的扫描速度降低到25 线性mm/ s , 而激光超声系统仍保持250 线性mm/ s。

  据估计, 在F – 22 飞机整个寿命期内用激光超声检验将节约600 万美元。如果能找到每秒1000 脉冲的激光器, 费用将更加节约。