飛機(jī)疲勞試驗期間無損檢測質(zhì)量控制

飛機(jī)疲勞試驗期間無損檢測質(zhì)量控制劉正剛，喻甲其（航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，四川成都610092）。引言面對錯綜復(fù)雜的國際形勢，提高國家國防戰(zhàn)斗力，保障軍隊中高科技技術(shù)設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性在國防安全維護(hù)中具有積極意義。軍用飛機(jī)造價高，因此促其使用壽命得到提升非常重要。在投入使用前務(wù)必要結(jié)合飛機(jī)疲勞試驗要求推進(jìn)飛機(jī)疲勞試驗開展，以此第一時間掌握裂紋位置、萌生與拓展?fàn)顩r，因此做好飛機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件疲勞壽命的科學(xué)評估相當(dāng)重要。代工業(yè)發(fā)展水平的提高，為無損檢測技術(shù)提出了更高要求，無損檢測技術(shù)從一般的無損檢測朝定量檢測與評價、自動無損檢測過渡，除了需對存在缺陷位置進(jìn)行檢測外，還需對缺陷形狀、尺寸、性質(zhì)以及取向進(jìn)行測量，且在斷裂力學(xué)理論的作用下對包含缺陷的對象展開壽命預(yù)測［1］。飛機(jī)疲勞試驗里的疲勞損傷屬于試驗開展的一項具體考核目標(biāo)，而無損檢測作為疲勞試驗的重要技術(shù)之一,做好飛機(jī)疲勞試驗期間無損檢測環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制尤其重要，可使無損檢測工作開展質(zhì)量更有保證，還會影響整個飛機(jī)質(zhì)量，關(guān)系到飛行人員的生命安全。1飛機(jī)疲勞試驗無損檢測工作特征飛機(jī)疲勞試驗件和零部件的典型特征是單一一類零部件產(chǎn)品向一個龐大組合型產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，對飛機(jī)疲勞試驗期間無損檢測開展的特征給予總結(jié)：①需要檢測的對象存在非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包含到單層與多層結(jié)構(gòu)，在這種狀況下自動化設(shè)備可能無法發(fā)揮明顯功效；②需要檢測的材料類別相當(dāng)繁雜，包括發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)礦鋅合金、蒙皮框梁的鋁合金、起落架的高強(qiáng)度鋼等［2］；③檢測環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，機(jī)身外部（尤其是機(jī)翼）存在大量加載點覆蓋，檢測人員在檢測過程中的活動范圍受限;④檢測任務(wù)較重。具體檢測過程中不但需做好各試驗日的常規(guī)檢測,還應(yīng)強(qiáng)化巡視檢查，明確可能存在的疲勞損傷從而得到更多的損傷數(shù)據(jù)。2無損檢測在質(zhì)量控制中的應(yīng)用設(shè)計階段基于質(zhì)量的適用性概念能夠得出，可靠性與維修性是設(shè)計質(zhì)量的延伸及拓展，根據(jù)設(shè)計來明確產(chǎn)品可靠程度、性能與可維修性情況，進(jìn)行適宜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式選擇，做好檢查、試驗方法與驗收標(biāo)準(zhǔn)制定，總的來說設(shè)計直接與產(chǎn)品固有質(zhì)量息息相關(guān)［3］。無損檢測在設(shè)計環(huán)節(jié)的作用如上所述，基于該現(xiàn)象對航空工業(yè)進(jìn)行分析，美國早在20世紀(jì)70年代發(fā)布了軍用標(biāo)準(zhǔn)MILI-6870《飛機(jī)材料和零件無損檢測要求》，和MIL-A-8344《飛機(jī)損傷容限要求》相互配合，指出設(shè)計單位需對無損檢測具體能力給予綜合考慮，從而讓結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和無損檢測分辨力、靈敏度、可靠性保持一致，并需設(shè)計單位進(jìn)行無損檢測技術(shù)要求審查部設(shè)立，來加強(qiáng)零件圖紙、相應(yīng)文件標(biāo)注的允許缺陷類型、無損檢測方法及規(guī)范、關(guān)鍵部位、原位無損檢測項目與要求是否達(dá)標(biāo)給予審查，審查結(jié)束做好簽名。無損檢測在設(shè)計環(huán)節(jié)中的重要性可見一斑。研制、生產(chǎn)階段設(shè)計資料與圖紙等被下達(dá)給研制生產(chǎn)部門后，首要任務(wù)即購買原材料來制作出與設(shè)計師要求相符的零件，因此為材料供應(yīng)、研制商提出的技術(shù)要求不僅包含化學(xué)成分、力學(xué)性能[4],還涉及無損檢測相關(guān)要求，這就需要從兩方面進(jìn)行分析：（1）基于宏觀缺陷視角著手：無損檢測工作人員怎樣把設(shè)計部門所允許的存在與零件方面的實際缺陷大小對材料的要求進(jìn)行轉(zhuǎn)變，對材料至零件的復(fù)雜過程展開分析，能夠發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)化并非單一的對設(shè)計要求的一致。（2）基于微細(xì)缺陷與非均質(zhì)性視角著手：明白程度與性質(zhì)均存在差異的非均一性會讓性能下降至哪種程度，與設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)是否相符,不過此類非均一性能夠隨機(jī)分布，那么又不得不分析采取什么無損檢測手段對存在的非均一性問題給予評價；此外冷熱加工工藝領(lǐng)域和無損檢測技術(shù)相互配合，協(xié)作的關(guān)系與材料研究的情況基本相同。若無損檢測不參與其中，設(shè)計人員是不能準(zhǔn)確把控產(chǎn)品質(zhì)量的。相反，這些信息反饋同樣在提高設(shè)計質(zhì)量中發(fā)揮重要作用。使用階段要讓使用性能更有保證，使用部門應(yīng)結(jié)合設(shè)計部門所要求的周期與方法，以及制造部門給出的具體零部件檢測條例做好指定零部件的無損檢測，及時獲得使用部門的無損檢測結(jié)果，若存在問題需對其中的原委進(jìn)行分析，確保檢測與制造水平均得到提升[5],促使使用性能增強(qiáng)，達(dá)到延長使用壽命的效果。典型的即疲勞損傷則屬于飛機(jī)使用過程中實效的關(guān)鍵原因，真正的疲勞裂紋主要由約lum微觀裂紋發(fā)展所致，該尺寸相較于現(xiàn)有的無損檢測水平明顯更低。要使這一復(fù)雜問題得到解決，早在20世紀(jì)60年代就建議把零件最大壽命預(yù)定成無裂紋運轉(zhuǎn)期，一旦達(dá)到平均值即作報廢處理。不過通過大量研究發(fā)現(xiàn),疲勞損傷范圍主要由微小原子錯排至大的裂紋，因裂紋延伸對大部分疲勞壽命給予占據(jù)，其中的裂紋成長至臨界長度則會發(fā)生零件失效現(xiàn)象，因此有研究者提出報廢的標(biāo)準(zhǔn)需依靠先進(jìn)的無損檢測技術(shù)給予優(yōu)化改進(jìn)。3飛機(jī)疲勞試驗無損檢測質(zhì)量控制要點通常情況下無損檢測涉及到“人、機(jī)、料、法、環(huán)”5大關(guān)鍵點，飛機(jī)疲勞試驗無損檢測同樣如此，其中飛機(jī)疲勞試驗里的料涉及兩方面內(nèi)容，一是無損檢測用品材料需與檢測要求相符，包括滲透產(chǎn)品；二是檢測對象材料，基于原材料的選用控制轉(zhuǎn)變成對料的認(rèn)知，涉及料的種類、相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)特征，是否屬于復(fù)合材料，有無原始缺陷等。要將飛機(jī)疲勞試驗無損檢測期間質(zhì)量控制落實到位，應(yīng)以飛機(jī)疲勞無損檢測特征作為依據(jù)，基于如下3大環(huán)節(jié)對飛機(jī)疲勞無損檢測“人、機(jī)、料、法、環(huán)”展開質(zhì)量管控，使飛機(jī)質(zhì)量更有保障。3.1檢測準(zhǔn)備階段涉及檢測配備者資質(zhì)審查、檢測任務(wù)輸入文件提取和結(jié)合以上要求編制的無損檢測實施大綱。具體為：飛機(jī)結(jié)構(gòu)相當(dāng)繁雜，大型規(guī)格飛機(jī)更是如此，因此在開展飛機(jī)疲勞試驗無損檢測前應(yīng)對任務(wù)設(shè)計方給出的檢測內(nèi)容任務(wù)書進(jìn)行分析，做好無損檢測方法設(shè)計，并結(jié)合對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求編制無損檢測操作規(guī)程或大綱，為無損檢測工作開展提供指導(dǎo)。檢測執(zhí)行與中間環(huán)節(jié)的調(diào)整階段涉及無損檢測的執(zhí)行，飛機(jī)疲勞試驗期間疲勞任務(wù)的修改引起的無損檢測任務(wù)改變，做好無損檢測工藝以及大綱的優(yōu)化升級。飛機(jī)疲勞試驗期間無損檢測大綱根據(jù)疲勞飛機(jī)檢測內(nèi)容與深度把檢測細(xì)分成周期檢測、日常檢測、壽命檢測與拆毀檢測，同時疲勞檢測過程耗時非常長，疲勞試驗開展時可能會產(chǎn)生試驗調(diào)整現(xiàn)象，要求無損檢測根據(jù)實際情況作出合理調(diào)整。無損檢測質(zhì)量控制點的選擇應(yīng)對如下3個問題給予充分考量：①為何需要進(jìn)行無損檢測調(diào)整；②無損檢測調(diào)整最終結(jié)果，尤其是調(diào)整檢測方法后的首次檢測結(jié)果；③若檢測時間、部位與方法發(fā)生明顯改變，無損檢測大綱只有不斷改革升級方可使全新檢測要求得到滿足。結(jié)果評定與跟蹤階段涉及損傷性質(zhì)評定包括緊固件開裂、磨損類損傷的跟蹤監(jiān)控。4飛機(jī)疲勞試驗無損檢測質(zhì)量計劃編制原則飛機(jī)疲勞試驗檢測屬于系統(tǒng)性工程，整個工程開展過程相當(dāng)復(fù)雜，因此在無損檢測質(zhì)量計劃編制時應(yīng)做到一目了然、主次分明，使無損檢測期間各項操作能夠高效執(zhí)行，提高無損檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。無損檢測質(zhì)量計劃所牽涉的內(nèi)容包括：①對無損檢測開展情況給予全面跟進(jìn)，做好無損檢測大綱的改進(jìn)完善；②進(jìn)行雙人管理項目無損檢測人員制度制定，確保檢測工作得到持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展；③確定所采取的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得無損檢測工藝編制內(nèi)容更加合理；④對無損檢測期間質(zhì)量控制要點給予確定；⑤對每次無損檢測記錄與對應(yīng)的報告文件相關(guān)內(nèi)容給予確定。5飛機(jī)疲勞試驗無損檢測質(zhì)量控制評價指標(biāo)1檢出概率對規(guī)定種類及大小缺陷進(jìn)行檢測，因一旦發(fā)現(xiàn)漏檢會導(dǎo)致飛機(jī)運行過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)或零部件失效的情況，誘發(fā)飛行安全事故。誤判率以損傷容限設(shè)計的飛機(jī)結(jié)構(gòu)或零部件在檢測過程中一旦發(fā)生誤判可能會存在安全隱患，因此在剩余壽命時間的判斷上不可偏長或偏短,否則帶來的后果不單是引起嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還會出現(xiàn)人員傷亡，因此保證低誤判率屬于無損檢測質(zhì)量的關(guān)鍵。測量精度做好測量數(shù)據(jù)誤差的控制，使其在能接受的范圍內(nèi)。6結(jié)語飛機(jī)包括軍用機(jī)與民用機(jī)兩種，民用飛機(jī)對安全和成本更關(guān)注，而軍用機(jī)對飛機(jī)戰(zhàn)斗能力以及存活率更關(guān)注，因此對疲勞試驗開展的要求更高，這直接關(guān)系到飛機(jī)后續(xù)的安全使用，關(guān)系到戰(zhàn)斗員的生命安全°20世紀(jì)50年代前相關(guān)人員對飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞壽命問題的重視度不高,世界各國的飛機(jī)強(qiáng)度規(guī)范里沒有專門針對疲勞強(qiáng)度的要求，因此疲勞試驗的開展也未被提上日程。在航空事業(yè)逐漸發(fā)展的背景下，飛機(jī)性能日漸增強(qiáng)，各類新材料與新結(jié)構(gòu)涌現(xiàn)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)在使用期間疲