航空复合材料维修数字化技术（下篇）

早在20世纪50年代，国外就开始树脂基复合材料制件应用于航空发动机的研究，目前已取得较为成熟的成果，重要的代表性零件有风扇机匣、风扇叶片、发动机短舱等。保障该类制件内部质量的无损检测技术也随之快速发展。

发动机复合材料制件以层板结构和蜂窝夹层结构为主，具有双曲率、多拐角、变厚度等结构特点，并采用多种制作工艺和材料体系，给无损检测可达性、完整性、准确性及一致性带来较大挑战。了解国外先进航空发动机复合材料制件无损检测技术发展现状，对提高我国同类制件无损检测技术水平、保障发动机复合材料制件质量可靠性，具有重要意义。

采用多轴喷水式自动超声检测系统可实现对变结构、变厚度的风扇机闸的三维C扫检测，一次扫查零件所有部位。同时，在复合层合材料中嵌入特氟龙材料模拟缺陷，利用先进的信号处理工具，以较高信噪比识别出复杂结构部位的预制缺陷，如图4所示。

罗罗公司“超级风扇”发动机风扇叶片采用水浸式超声穿透法进行成像检测，检测利用自校准和自评价系统，以超过200 mm/s高速对复杂双曲率型面叶片和金属包边进行高分辨率测量，多轴超声水浸平台及“超级风扇”的高分辨率测量如图5所示。

DantecDynaminc公司利用激光散斑技术，同时结合六自由度的机械臂（图6），对复合材料叶片进行成像检测，根据相位图上的蝶形图案检测树脂基复合叶片的冲击损伤。

航空发动机复合材料短舱通常采用蜂窝夹层结构制作，且尺寸较大，检测耗时较长。SAFRAN公司利用红外检测技术检测效率高的优势，结合Kuka机器人自动控制技术（图7），将红外自动检测技术应用于LEAP-1A和Trebt7000发动机短舱复合材料的测量，检测时间减少了一半。

NSI北极星公司对树脂基编织复合材料进行了CT检测，用于识别复合材料中脱毛、屈曲、材料、纤维取向以及均匀性等问题。CT检测结果如图8所示。

Suragus研制涡流自动检测系统，用于纤维编织、预制材料和复合材料检测，可以分析多层结构碳纤维内的纹理缺陷，如失真、错位、褶皱、重叠以及间隙等缺陷。检测系统及缺陷检测结果如图9所示。

Suragus公司基于高频涡流检测，制作了用于纤维的面积纤维密度和均匀性评估原型机，如图10所示。

德国航天轻量化生产技术中心DLR提出用于加工大型CFRP飞机构件过程质量控制平台（图11），用于装配质量保证、纤维铺带质量控制等。

罗罗公司建设世界上最大的X射线检测平台（图12），用于观察发动机运行时，2万多个部件在不同条件下的极端表现。

将数字化技术应用于复合材料制件的科研生产中，可有效提高检测精度、速度和效率。通过数字化检测设备检测原理剖析，应用激光跟踪仪或激光雷达开展复合材料产品检测和工艺过程中工装及零部件检测；开展模具在成型过程中的变形分析，指导新模具的设计制造；开展复材部件装配定位，指导装配；开展复材件型面测量，分析型面偏差状况，指导工艺采取相应措施，从而提高了产品质量和生产效率。数字化技术在复合材料制造以及维修过程中的应用，为复合材料大规模工程应用提供了有力保障。