一种检测旋翼叶片的新方法
直升机旋翼叶片的粘接头是否完整，是关系到旋翼叶片性能好坏至关重要的部件。因此，在生产过程中，要进行严格的检测，来确定产品的优劣。目前，采用红外热成像技术，对直升机旋翼叶片进行检测，由于热像仪检测旋翼缺陷的部位比较准确，可信度高，因此经过热像仪检测的叶片可以给出叶片好坏的正确评价。这种检测技术可作为工具用在旋翼叶片生产线上。图（1）为热像仪安装在旋翼叶片检测台上，它被用在对海王（Sea King）直升机机群以及EH101预生产的检测。目前正在意大利的地面试验台上进行传动试验。
【关键词】旋翼叶片、玻璃纤维、热像检测、粘接缺陷
一种检测旋翼叶片的新方法
一种检测旋翼叶片的新方法
一种检测旋翼叶片的新方法
一种检测旋翼叶片的新方法
1.1.1前言
两年前，“西部直升机”（Westland Helicopter）开始使用红外测温技术，在他们广阔的耶维尔（Yeovil）工厂的工地开始鉴别有异常热泄漏的地区，用来**推动控制能源浪费，他们在晚上从空中对工地进行遥感，使用一套安置在直升机上的红外热成像系统。今天，这项技术的应用已经能够使公司发展为更新颖、更有效的无损检测（NDT）技术，用来检测用复合材料制造的直升机旋翼叶片的缺陷。
1.1.2粘结接头的检测
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图1 热像仪安装在旋翼叶片检测台上 |
1.1.3红外检测代替X射线
我们知道，所有的海王(Sea King)直升机叶片都是由铝材制造，挤压成型，并用X射线无损检测技术进行检查缺陷。
AGEMA的热像仪被选入进行竞标试验之后，通过现场试验，对海王(Sea King)直升机叶片实际检测结果表明，AGEMA红外热像仪是“西部直升机”公司用于检测直升机旋翼叶片缺陷的*有效的仪器。
直升机金属旋翼叶片运转时，主要检测它的稳定性和旋翼压力两个问题。为了测试这两个问题，这就要求现场应由一套监视系统来监视和控制，通常这套监视控制系统非常昂贵。用热像仪作为检测手段以后，可以降低检测控制系统的成本，同时通过直观的热图像很快找到旋翼叶片的缺陷位置，当旋翼叶片的缺陷被确定后，然后决定对旋翼叶片进行修复或更换。
1.1.4采用玻璃纤维复合材料
直升机旋翼叶片以往用金属材料制作,现在采用新一代的增强玻璃碳纤维复合材料制造，这样对旋翼叶片提供了两个重要优点：首先，与金属材料相比较，现在的叶片使用寿命至少增加3倍。另一个重要的优点是可以获得更先进的几何形状和对叶片质量可进行有效的控制。由于增强玻璃纤维复合材料具备这两个优点，从而将节约大量费用，对于一套5片26英尺长的旋翼叶片，意味着节约一笔可观的费用，从而降低了直升机制造成本。
1.1.5提高工作效率
直到现在，旋翼叶片的出气边的粘接部分还在使用配有一根3/8英寸的FOKKER粘接检测器进行检测。由于它需要手工检测，大约要花8个小时才能检测完，可见检测十分缓慢。该检测系统相当迟钝，检测人员费力地去探查粘接区域的表面，而且要求有相当丰富经验的操作人去判断，要求标出位于薄薄的塑料外壳和复合翼梁部分之间的粘接缺陷。
在决定购买热成像系统之前，“西部材料实验室”（Westland’s Materials Laboratory）的工程师们做了具有已知粘接缺陷的标准试验板。然后使用热成像系统进行检测，检测结果，与已知的粘接缺陷完全相符合，可以说取得了巨大成功。在获得如此有效的技术后，他们便开始着手购买热像仪，并建立红外热成像检测系统。在以后的检测工作中，只要用热像仪对准旋翼叶片的粘接部位，在红外热图像中可以很清楚地发现粘接缺陷的大小、形状和所处的部位。从而改变了以往的检测方法，大大节约了检测时间，提高了检测粘接缺陷的准确性，提高了工作台效率。
1.1.6红外热像检测
检测时,把完整的旋翼叶片牢固地安装在测试平台上，然后用热吹风机对旋翼叶片表面进行加热，使叶片的温度比环境温度高出20℃时，停止加热。使红外热成像仪沿着叶片长度方向匀速运动。热像仪镜头与被测物体的固定距离为50cm，这时红外测温系统开始观察逐渐冷却的叶片表面，并且将有价值的红外热图记录在PC卡上。系统使用20℃镜头，这样可以很容易地探测到5mm见方的未粘结好的缺陷，它始终如一地 生成1：100的热图像。因为旋翼叶片上每一处有未粘结的材料表面温度冷却速度比周围材料稍慢，从而在叶片表面，它们清晰地表现出局部“热”点。设置在远处的系统控制室内，在监视器上的热图像，对未粘结缺陷表现为白**域，图（2）为配备监视器和录像设备的红外热成像控制室。由于热成像系统有着超乎寻常的灵敏度，它能探测到哪怕小至0.1℃的温差，以确保复合材料中的未粘结缺陷能够被清楚地鉴别出来。
对旋翼叶片表面的检测，可同时用3个扫描器来进行，每一个仅用10分钟。因此，整个叶片的检测仅需1个小时的工作时间，对于以往8个小时手工检测来说，这是一个相当大的改进。记录在PC卡上的热图像提供了有价值的**性原始资料，这些信息可帮助工程师决定是否有可能对未粘结缺陷进行返修。
检测时，通常对每一个叶片必须进行翻转，以便对每一侧进行完整的检测。但是公司希望在不远的将来，另增加红外热成像仪，在叶片的两侧设置两台红外热像，对叶片的两面同时进行检测，而不需要翻转叶片。他们也正研究将准确测量的刻度添加在热图中，以便更容易对未结缺陷**定位。
关于对使用红外热像仪系统的评论，公司的一个NDT工程师说：“对旋翼叶片的未粘结缺陷的定位一直是个难题。采用Fokker Bond Tester的手工探测系统要求高度的专心、丰富的经验和异常的小心。每一个缺陷都要用人工辛苦地标出，在得出可信的结论之前，有一个非常缓慢的过程。使用AGEMA热像仪以后，我们发现该系统不但更快、而且灵敏，它比手工方法检测能够到更大范围的连续性。虽然它还处在发展阶段，我们用两种系统对若干批次的旋翼叶片的检测结果进行对比，*初的测试结果是那样的鼓舞人心，以至于我们相信红外热成像技术*终将作为标准检测技术应用在新一代旋翼叶片和其它粘结结构上。”
1.1.7结论
直升机旋翼叶片目前大部分采用玻璃纤维增强复合材料制造，在制造生产过程中，会出现粘结头缺陷和未粘结缺陷。因此生产出来的旋翼叶片必须进行质量检测，确保叶片质量100％的完好。这种检测技术，采用热成像无损检测技术以后，可大大提高检测效果和缩短检测时间。
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