A330飞机蒙皮腐蚀检测之涡流应用

一、引言

A330飞机是由欧洲空中客车集团生产的中长程双通道宽体客机，在研发过程中，为降低客舱噪音，提高乘坐舒适度，其在位于机身隔框18至隔框26.4，左侧13号桁条至右侧13号桁条之间（如图一所示）的铝合金蒙皮内侧通过粘接的方式加装了隔音面板。

图一 安装隔音面板区域

在长期的运营过程中，由于水汽侵蚀等因素的存在，可能在被隔音面板覆盖的蒙皮内侧产生腐蚀（如图二所示）。如果任由此类腐蚀发展，可能导致蒙皮在空中爆裂等严重事故，因此需要在例行检查中可靠检测出潜藏腐蚀。

图二 典型腐蚀

二、检测铝合金蒙皮近表面腐蚀的挑战

检测铝合金腐蚀比较好的方法是目视检测，但对于被覆盖的结构则无能为力。而在役飞机例行维修中，多发被覆盖结构腐蚀，如果采用拆除覆盖层目视的方式，对结构破坏较大且维修成本过高。应对近表面腐蚀检测，可以应用的无损检测方法包括射线检测、超声检测、涡流检测。射线检测因其辐射防护问题而较少采用，因此应用较为广的方法通常为超声检测和涡流检测。

三、使用低频涡流检测蒙皮内侧腐蚀的解决方案

在涡流场的有效透入深度内，被检材料厚度的变化将导致线圈的视在阻抗发生变化，在阻抗平面上产生显示。

在本解决方案中，采用如下图三所示的奥林巴斯NORTEC 600系列涡流仪，该型涡流仪拥有10Hz到12MHz的宽泛频率范围，内置滤波器可以有效抑制噪声信号干扰，预置的典型应用可以简化检测人员的操作。

图三 奥林巴斯NORTEC 600型涡流仪

针对检测区域内厚度为1.6毫米的蒙皮，采用10kHz的检测频率，针对厚度为2.2毫米的蒙皮，采用8kHz的检测频率，确保涡流有效透入深度可以覆盖检测厚度，同时在拟检测深度上有较大的涡流密度，以获得较高的检测灵敏度。

为提高检测效率，采用了如果下图四所示的滑动式探头，一次扫查可以覆盖较大的检测区域。

图四 滑动式探头

为可靠标定仪器，采用如下图五所示的参考试块，试块上加工四处深度分别为总厚度5%，10%，15%，20%的凹槽，用以模拟蒙皮因腐蚀而造成的厚度降低。

图五 典型参考试块

标定仪器时，将探头放置在参考试块上厚度无变化的位置并平衡仪器。设置提离信号水平向左。移动探头依次划过深度为5%,10%,15%的凹槽，适当设置仪器增益，获得如下图六所示的显示。不同的厚度损失将以不同的信号高度在屏幕上显示，在一定程度上可大致评估厚度损失程度。

图六 仪器标定显示

检测时，移动探头按如下图七所示的扫查方式检查隔框与桁条之间被隔音面板覆盖的区域，相邻扫查间保持10%左右的有效覆盖。可以相对快速的完成待检区域的扫查，有效发现潜藏的蒙皮腐蚀。

图七 典型扫查方式

四、结语与低频涡流检测铝合金近表面腐蚀的主要优势

使用这种简便的低频涡流解决方案，设备投入成本低，检测过程无需任何化学品材料，对检测面的要求也不高，基本不受漆层影响。可以非常可靠地检出占总厚度5%左右的腐蚀，检测灵敏度高。

常见商用飞机的蒙皮厚度多介于1.6毫米至2.2毫米之间，使用8kHz到10kHz的频段即可有效实施检测，无需担心过低检测频率带来的噪声信号干扰，因此该解决方案可以大范围应用于不同位置飞机蒙皮近表面腐蚀的监测。