航空涡流检测紧固件孔缺陷定位装置应用分析

李江湃 

摘要：随着航空运输业的蓬勃发展，国内航司老龄飞机的数量不断上升，而老龄飞机的结构可能存在不同程度的损伤和裂纹，不仅结构功能的效用会有所丧失，也会出现损伤容限超标的问题，特别是结构中大量的紧固件孔，容易出现紧固件孔边裂纹和多层板孔边穿透性裂纹。改进后的紧固件孔缺陷定位装置及技术，可以高效完成飞机结构中的多数紧固件孔的检测工作，准确的检测出裂纹信号，并且可以和大部分主流的涡流检测仪配合使用，适应性特别高、通用性也特别好。经过在波音和空客飞机结构试件上进行的检测，充分证明其检测的灵敏度和有效性，提高了老龄飞机的检修效率，有力的保证了航空安全。

关键字：涡流检测 紧固件孔 老龄飞机 缺陷定位

Application Analysis of the Aviation Eddy Current Testing Locating Device Used for Fastener Hole Defect

Li Jiang-pai

XIAMEN AIR xiamen  361000

Abstracts：With the booming development of aviation transport, the number of domestic aging aircraft is continuously rising, and the structure of aging aircraft may have different degrees of damage and cracks, which will not only lose the effectiveness of structural function, but also cause the problem of exceeding the damage tolerance. In particular, a large number of fastener holes in the structure are prone to cracks at the edge of fastener holes and penetrating cracks at the edge of multi-layer plate holes. The improved fastener hole defect locating device and technology can efficiently complete the testing of most fastener holes in the aircraft structure, and accurately detect the crack signal, and can be used in conjunction with most mainstream eddy current test instrument, with particularly high adaptability and good universality. After the test on Boeing and Airbus aircraft structure specimens, the sensitivity and effectiveness are fully proved, which improves the maintenance efficiency of aging aircraft and effectively guarantees aviation safety.

Key words:Eddy current testing  Fastener holes  Aging aircraft  Defect location

一、航空紧固件孔涡流检测技术

涡流检测技术的发展

民用航空器的维修中涡流检测技术应用十分广泛，这是由现代民用航空器的特点决定的，民航主体结构大量采用了铝合金铆接结构，现代飞机结构大多采用了损伤容限设计，损伤容限设计思想对飞机结构检查提出了很高的要求，按照损伤容限设计的结构，一开始就确定了损伤检查的门槛、周期和检查方法。由于涡流检测的特点和优势，使得涡流检测方法逐渐成为飞机机体结构和部件检查、维修中,的一种重要无损检测方法。

二、航空紧固件孔涡流检测技术的创造性与先进性

紧固件孔缺陷定位装置

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过对现有手持式探头进行优化改下，使其能方便的进行定位，用锁定螺栓对准探头方向，进行定位锁定，再装探头放入孔内，进行检测，根据等边三角形内角为60°角的原理进行偏移，可以快速的测定其对应的方位角，从而可以快速的确定裂纹方向，同时三角型较圆棒的握姿更为坚固，对实际工作效率的提高起了比较大的作用。

紧固件孔缺陷定位装置先进性

在真实飞机结构试块上进行实际的检查过程中，改进后的装置可以有效的，保持扫查的方向和间距，扫查方向可以尽量与典型裂纹的方向保持垂直，这样可以使裂纹的涡流信号指示最好，提高检查的灵敏度和裂纹检出概率。同时，也可以根据检查目的适当的调整扫查间距，使得扫查间距能够保证检测线圈经过检查要求的最短长度裂纹两次，同时还可以尽量保持扫查时圈轴线与被检工件表面垂直，压力均匀，提高信噪比，以减少干扰信号。在整个检查过程中始终保持扫查速度均匀，这样可以减少干扰信号、保持整个检测过程中信号指示均匀一致，有利于判断真实裂纹。

三、航空紧固件孔涡流检测技术的成熟程度，适用范围和安全性

适用范围

飞机在运营和维护时发现的腐蚀和疲劳裂纹的情况也呈逐年上升趋势。飞机老龄化所带来的问题，已经不仅仅停留在法规规章、公司程序、维修记录上，而是直接影响到飞机的可靠性和技术状态。老龄飞机的腐蚀和疲劳损伤往往还会带来复杂修理，增加了飞机维修和工程管理的难度和压力。

特别是结构中大量的紧固件孔，容易出现紧固件孔边裂纹，多层板孔边穿透性裂纹，这时能否高效，准确的检测出这些裂纹信号，便成为老龄飞机维修维护中最为重要的关键部分。

安全可靠

在检测维修上，通过多次实验，已充分证明其检测的灵敏度和有效性，其灵敏度符合行业标准《民用航空无损检测涡流检测》（TICAMAC0002-2020）。机体结构中大量使用紧固件，特别是在重要结构部分上和机身站位540等重要结构上，在经过大量的实际操作中，在标准试块和对比试块上均已论证了其检测的安全性和有效性，有力的保障航空安全，并提高了老龄飞机的检修效率，为公司节约了大量的人力物力成本，创造了社会效率和经济效率，有力的保证了航空安全。

四、航空紧固件孔涡流检测技术应用情况及可能存在的问题

应用范围广泛

随着航空运输业的蓬勃发展，国内航司的老龄飞机的数量不断上升，老龄飞机的结构可能存在不同程度的损伤和裂纹，不仅结构功能的效用会有所丧失，也会出现损伤容限超标的问题。2021年底，在全球范围内，机龄达到15年及以上的空客飞机数量已经达到 2600架左右。预计到2027年这一数量将达到7000架左右。 

与之同步的，改进后的紧固件孔内探测探头，可以和大部分主流的涡流检测仪配合使用，适应性特别高，通用性也特别好。组合好的设备仪器可以互相达到兼容性的高效，可以完成飞机结构中的多数紧固件孔的检测工作，并有效地提供航空安全性，在波音和空客飞机上的结构试件上进行检测可以达到有效性，并通过论证，同时也可以适用于未来即将装备的国产大飞机C919的结构检修上。应用广泛，有效提高航空安全性，创新性和国内航空维修检测技术。

存在的问题

涡流紧固件孔内检测也存在着一些局限性，在使用涡流检测时应当加以注意。涡流检测只能对导电材料进行检测，对于不导电材料无法进行检测，因此目前在现代飞机结构中使用得越来越多的复合材料无法用涡流方法进行检测。

干扰因素多，由于试件中的涡流的改变与试件中许多因素有关，因此涡流检测的干扰因素较多，需要检测者具有较丰富的经验，能够将涡流信号与干扰信号区别开；由于涡流具有集肤效应，涡流的渗透深度与检测频率有关，检测频率越高，集肤效应越大，因此涡流的检测深度有限，只能检测试件表面和近表面的缺陷，对试件内部埋藏较深的缺陷检查无能为力。

在实际检查中，紧固件孔内壁的涡流检查经常会发现怀疑的信号，工作者需要用反光镜和放大镜检查孔内确定信号的造成是否是由刮痕、表面不规则、孔的失圆或探头的倾斜引起的信号。在遇到类似情况，由于旋转扫查灵敏度过高，应仔细确认是否为裂纹信号，以免因孔表面状态导致不必要的结构修理。

参考文献：

[1]民航无损检测资格鉴定与认证委员会编《航空器无损检测综合知识》.中国民航出版.2014.

[2]民航无损检测资格鉴定与认证委员会编《航空器涡流检测》 中国民航出版社2013年12月

[3]王卫旭、雷晓凌.《航空维修人为差错理论分类和对比研究》航空维修与工程.2011.

[4]王自明.《无损检测综合知识》［Ｍ］.机械工业出版社.2005.

[5]Boeing.《737 Non-Destructive Testing Manual》

[6] EMTEQ 《Non-Destructive Testing Manual》