Page 41 - 无损检测2022年第九期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c2022090002

复杂曲面粘接结构的阵列成像检测

陆铭慧, 刘 洋, 陈祎婷, 刘勋丰, 黄嘉诚, 董星宇
( 南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室, 南昌 330063 )

摘 要:直升机桨叶前缘加热组件为复杂曲面多层粘接结构, 其粘接质量影响着桨叶乃至整
机的安全。目前针对加热组件脱粘缺陷的超声检测, 存在缺陷信号提取困难、 单探头检测效率低等
问题。针对存在的问题, 研究了声波在多层介质中的传播规律, 明确了结构中不锈钢 / 橡胶粘接层
缺陷的识别方法, 针对加热组件的复杂形状及扫查需要制作了阵列探头, 对试样及实际加热组件进
行了阵列成像检测。结果表明, 采用阵列成像方法可检测加热组件不锈钢 / 橡胶层的脱粘缺陷, 且
缺陷形貌准确清晰。
关键词:桨叶; 脱粘缺陷; 多层结构; 阵列成像

中图分类号: TG115.28 ; V257 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 09-0007-06

Arra y ima g in g detectionforcom p lexcurvedsurfacebondin g structure

,
,

,
,
LU Min g hui , LIUYan g CHENYitin g LIUXunfen g HUANGJiachen g DONGXin gy u

( Ke yLaborator yofNondestructiveTestin g , Ministr yofEducation ,

Nanchan gHan g kon gUniversit y , Nanchan g330063 , China )

Abstract : Theleadin ged g eheatin gcom p onentofhelico p terbladeisthe multi-la y erbondin gstructure with

com p lexcurvedsurface , anditsbondin gq ualit y affectsthesafet y ofbladeandeventhewholemachine.At p resent ,

therearesomep roblemsinultrasonicdetectionofdebondin gdefectsofheatin gcom p onents , suchasdifficult y in

extractin gdefectsi g nalandlow efficienc y ofsin g le p robe detection.Aimin g attheexistin g p roblems , the

p ro p a g ationlawofsoundwaveinmulti-la y ermedium wasstudied , andthedefectidentificationmethodofstainless

steel / rubberbondin g la y erinthestructurewasclarified.Accordin gtothecom p lexsha p eandscannin gneedsof

heatin gcom p onents , anarra yp robewasmade , andthearra y ima g in gdetectionwascarriedoutonthesam p leand

actualheatin gcom p onents.Theresultsshowthatthedebondin gdefectofstainlesssteel / rubberla y erofheatin g

modulecanbedetectedb yarra y ima g in gmethod , andthedefectmor p holo gywasaccurateandclear.

Ke ywords : p addle ; debondin gdefect ; multi-la y erstructure ; arra y ima g in g
随着材料需求的扩大, 简单复合材料已经很难 面, 截面呈“ U ” 形, 桨根到桨尖位置的截面形状变化
满足多性能要求, 多层粘接复合材料凭借其组合性 缓慢, 其结构如图 1 所示。在制造、 使用过程中, 直
能多样、 综合性能优越、 设计研发经济高效等优势, 升机旋翼前缘因制作工艺特殊, 其加热组件复合层
成为研究最为活跃、 应用更为广泛的新材料。直升 易出现脱粘缺陷。脱粘缺陷的产生有以下两方面原

机桨叶前缘加热组件是由不锈钢和橡胶粘接制成, 因 [ 5 ] : ① 加热组件生产加工过程中, 容易受到粘接
橡胶中夹有加热阻丝 [ 1 ] , 整体厚度为毫米级, 属于薄 剂和工艺影响, 粘接处可能会出现空气层, 即脱粘缺

壁多层粘接结构 [ 2-4 ] 。加热组件整体结构为复杂曲 陷; ② 直升机旋翼在服役时, 会因为载荷作用出现
疲劳损伤, 进而产生脱粘缺陷。脱粘缺陷会造成加
热组件的剥离及损坏, 导致桨叶得不到良好的保护,
收稿日期: 2022-03-08
严重影响直升机的整体安全, 因此对旋翼前缘加热
作者简介: 陆铭慧( 1963- ), 女, 博士, 教授, 主要从事声学检测
研究工作 组件复合层的粘接质量进行检测极为必要。
目前超声方法是粘接缺陷的主要无损检测方
通信作者: 陆铭慧, lunara@163.com
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2022 年 第 44 卷 第 9 期
无损检测