在航空工業(yè)領(lǐng)域，復(fù)雜型面構(gòu)件的無損檢測始終是制約行業(yè)發(fā)展的“阿喀琉斯之踵”。傳統(tǒng)的超聲傳感器已經(jīng)難以檢測柱塞泵多孔轉(zhuǎn)子、槳葉前緣包片（加熱組件）、槳轂螺栓等復(fù)雜型面和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。其檢測結(jié)果猶如“霧里看花”，而要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件的自動(dòng)化檢測更是難如登天。
近日，記者從南昌航空大學(xué)獲悉，該校團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“復(fù)雜型面航空構(gòu)件陣列超聲成像檢測關(guān)鍵技術(shù)”，成功攻克了航空柱塞泵多孔轉(zhuǎn)子、直升機(jī)槳轂螺栓、大型飛機(jī)風(fēng)扇葉片、航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)等幾十種復(fù)雜構(gòu)件的無損檢測技術(shù)難題。該成果不僅讓我國航空構(gòu)件的無損檢測達(dá)到國際領(lǐng)先水平，更為C919、直-20、直-8G等國產(chǎn)飛機(jī)裝上了“雙保險(xiǎn)”。
描繪構(gòu)件精準(zhǔn)畫像
4月初，在西北某航空制造基地的生產(chǎn)車間里，一套形似機(jī)械臂的檢測裝置正在給航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片坯料做“體檢”。這套檢測裝置是全球首套盲測成像陣列超聲檢測系統(tǒng)，其核心是基于陣列超聲虛擬源表面重構(gòu)的自適應(yīng)仿形頻域全聚焦成像算法。
該算法來自南昌航空大學(xué)省一流高峰特色學(xué)科儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科帶頭人、TH實(shí)驗(yàn)室智能無損檢測創(chuàng)新中心主任盧超團(tuán)隊(duì)。他們率先提出了“邊掃、邊測、邊成像”的新一代智能超聲成像理念。集成先進(jìn)算法后，系統(tǒng)無須預(yù)設(shè)構(gòu)件CAD模型，即可通過仿形算法自動(dòng)適應(yīng)復(fù)雜型面完成檢測路徑規(guī)劃，解決了傳統(tǒng)超聲C掃描檢測系統(tǒng)難以隨形掃描的難題。
“檢測設(shè)備好比裝上了智慧大腦。它可根據(jù)被檢構(gòu)件型面自動(dòng)規(guī)劃檢測路徑，檢測后通過先進(jìn)算法直觀顯示高精度缺陷信息，并且能夠自動(dòng)識別葉片中存在的缺陷，極大解放了檢測人員的作業(yè)強(qiáng)度。”西北某航空制造基地生產(chǎn)車間負(fù)責(zé)人向記者展示了一組對比數(shù)據(jù)：傳統(tǒng)手工檢測需要2小時(shí)完成的風(fēng)扇葉片檢測，新系統(tǒng)僅需30分鐘。
在海拔4500米的雪域高原，直-20直升機(jī)正在進(jìn)行高寒環(huán)境測試。其中，直升機(jī)槳葉除冰系統(tǒng)穩(wěn)定性是需要長期測試的關(guān)鍵指標(biāo)。該機(jī)型在早期高原試飛時(shí)出現(xiàn)旋翼異常振動(dòng)，正是由于傳統(tǒng)檢測手段對包片脫粘缺陷的漏檢。“我們研制的U型水囊線陣列傳感器和噴水柔性圓形晶片錯(cuò)位陣列傳感器，實(shí)現(xiàn)了對直升機(jī)旋翼槳葉前緣包片脫粘缺陷的原位檢測。”南昌航空大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院博士陳堯說，這項(xiàng)技術(shù)突破使直升機(jī)槳葉除冰系統(tǒng)的檢測可靠性提升至99.99%，也使我國成為全球第三個(gè)掌握直升機(jī)旋翼系統(tǒng)檢測能力的國家。
此外，團(tuán)隊(duì)提煉并歸納了各類非規(guī)則分層介質(zhì)、各向異性介質(zhì)、非均質(zhì)介質(zhì)中聲傳播的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，并通過研究各類構(gòu)件中的聲場及聚焦特性，建立了基于聚焦聲場調(diào)控的超聲傳感器設(shè)計(jì)方法。“團(tuán)隊(duì)通過這類方法，攻克了復(fù)雜檢測結(jié)構(gòu)中聲波‘發(fā)不出，收不準(zhǔn)’的難題，研發(fā)了上百款專用超聲傳感器。”盧超說。
解決產(chǎn)業(yè)技術(shù)痛點(diǎn)
在位于東北、華北、西南等地區(qū)的數(shù)十家航空制造及維修基地里，隨處可見型面和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的航空構(gòu)件及坯料。它們正被放置在由南昌航空大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的檢測儀器裝備上進(jìn)行“體檢”。
“團(tuán)隊(duì)集成了超聲傳感器、先進(jìn)超聲成像檢測、機(jī)械電子控制等技術(shù)，形成了檢測儀器裝備開發(fā)體系。”南昌航空大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院高級工程師劉勛豐介紹，基于“非標(biāo)專用+通用擴(kuò)展”的研發(fā)思路，他們開發(fā)了以復(fù)雜型面航空構(gòu)件液浸超聲特征成像、水浸/噴水仿形超聲頻域全聚焦成像、囊式接觸超聲頻域全聚焦成像為代表的系列化超聲先進(jìn)檢測儀器裝備，切實(shí)解決了企業(yè)各類復(fù)雜型面航空構(gòu)件的高效、高精度自動(dòng)化超聲檢測難題。
“這些技術(shù)都是直面產(chǎn)業(yè)難點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)，在突破產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸上發(fā)揮了關(guān)鍵作用。”劉勛豐說。
3月下旬，因?yàn)橐惶幐膭?dòng)，陳堯和劉勛豐帶領(lǐng)研究生們，前往湖南一家航空企業(yè)調(diào)試由南昌航空大學(xué)自主研發(fā)的一臺專用檢測儀器，并與企業(yè)聯(lián)合編制檢測工藝規(guī)范。通過建立全流程一體化工作服務(wù)機(jī)制，該校將學(xué)科與區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行整體布局，營造良好科創(chuàng)環(huán)境，破解成果轉(zhuǎn)化供需錯(cuò)位的難題。
盧超說，“產(chǎn)學(xué)研融合”的人才培養(yǎng)模式是實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新成果的基石。從重要無損檢測企業(yè)的實(shí)習(xí)現(xiàn)場，到中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)、中國航空工業(yè)集團(tuán)、中國航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司等各單位科研生產(chǎn)一線，都可以見到南昌航空大學(xué)青年人才的身影。在盧超看來，能讓師生真正得到歷練，對國家航空工業(yè)建設(shè)至關(guān)重要。在這種模式的牽引下，實(shí)驗(yàn)室近3年新增經(jīng)濟(jì)效益10.39億元，新增利潤2.06億元。
在航空工業(yè)領(lǐng)域，復(fù)雜型面構(gòu)件的無損檢測始終是制約行業(yè)發(fā)展的“阿喀琉斯之踵”。傳統(tǒng)的超聲傳感器已經(jīng)難以檢測柱塞泵多孔轉(zhuǎn)子、槳葉前緣包片（加熱組件）、槳轂螺栓等復(fù)雜型面和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。其檢測結(jié)果猶如“霧里看花”，而要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件的自動(dòng)化檢測更是難如登天。
近日，記者從南昌航空大學(xué)獲悉，該校團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“復(fù)雜型面航空構(gòu)件陣列超聲成像檢測關(guān)鍵技術(shù)”，成功攻克了航空柱塞泵多孔轉(zhuǎn)子、直升機(jī)槳轂螺栓、大型飛機(jī)風(fēng)扇葉片、航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)等幾十種復(fù)雜構(gòu)件的無損檢測技術(shù)難題。該成果不僅讓我國航空構(gòu)件的無損檢測達(dá)到國際領(lǐng)先水平，更為C919、直-20、直-8G等國產(chǎn)飛機(jī)裝上了“雙保險(xiǎn)”。
描繪構(gòu)件精準(zhǔn)畫像
4月初，在西北某航空制造基地的生產(chǎn)車間里，一套形似機(jī)械臂的檢測裝置正在給航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片坯料做“體檢”。這套檢測裝置是全球首套盲測成像陣列超聲檢測系統(tǒng)，其核心是基于陣列超聲虛擬源表面重構(gòu)的自適應(yīng)仿形頻域全聚焦成像算法。
該算法來自南昌航空大學(xué)省一流高峰特色學(xué)科儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科帶頭人、TH實(shí)驗(yàn)室智能無損檢測創(chuàng)新中心主任盧超團(tuán)隊(duì)。他們率先提出了“邊掃、邊測、邊成像”的新一代智能超聲成像理念。集成先進(jìn)算法后，系統(tǒng)無須預(yù)設(shè)構(gòu)件CAD模型，即可通過仿形算法自動(dòng)適應(yīng)復(fù)雜型面完成檢測路徑規(guī)劃，解決了傳統(tǒng)超聲C掃描檢測系統(tǒng)難以隨形掃描的難題。
“檢測設(shè)備好比裝上了智慧大腦。它可根據(jù)被檢構(gòu)件型面自動(dòng)規(guī)劃檢測路徑，檢測后通過先進(jìn)算法直觀顯示高精度缺陷信息，并且能夠自動(dòng)識別葉片中存在的缺陷，極大解放了檢測人員的作業(yè)強(qiáng)度。”西北某航空制造基地生產(chǎn)車間負(fù)責(zé)人向記者展示了一組對比數(shù)據(jù)：傳統(tǒng)手工檢測需要2小時(shí)完成的風(fēng)扇葉片檢測，新系統(tǒng)僅需30分鐘。
在海拔4500米的雪域高原，直-20直升機(jī)正在進(jìn)行高寒環(huán)境測試。其中，直升機(jī)槳葉除冰系統(tǒng)穩(wěn)定性是需要長期測試的關(guān)鍵指標(biāo)。該機(jī)型在早期高原試飛時(shí)出現(xiàn)旋翼異常振動(dòng)，正是由于傳統(tǒng)檢測手段對包片脫粘缺陷的漏檢。“我們研制的U型水囊線陣列傳感器和噴水柔性圓形晶片錯(cuò)位陣列傳感器，實(shí)現(xiàn)了對直升機(jī)旋翼槳葉前緣包片脫粘缺陷的原位檢測。”南昌航空大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院博士陳堯說，這項(xiàng)技術(shù)突破使直升機(jī)槳葉除冰系統(tǒng)的檢測可靠性提升至99.99%，也使我國成為全球第三個(gè)掌握直升機(jī)旋翼系統(tǒng)檢測能力的國家。
此外，團(tuán)隊(duì)提煉并歸納了各類非規(guī)則分層介質(zhì)、各向異性介質(zhì)、非均質(zhì)介質(zhì)中聲傳播的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，并通過研究各類構(gòu)件中的聲場及聚焦特性，建立了基于聚焦聲場調(diào)控的超聲傳感器設(shè)計(jì)方法。“團(tuán)隊(duì)通過這類方法，攻克了復(fù)雜檢測結(jié)構(gòu)中聲波‘發(fā)不出，收不準(zhǔn)’的難題，研發(fā)了上百款專用超聲傳感器。”盧超說。
解決產(chǎn)業(yè)技術(shù)痛點(diǎn)
在位于東北、華北、西南等地區(qū)的數(shù)十家航空制造及維修基地里，隨處可見型面和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的航空構(gòu)件及坯料。它們正被放置在由南昌航空大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的檢測儀器裝備上進(jìn)行“體檢”。
“團(tuán)隊(duì)集成了超聲傳感器、先進(jìn)超聲成像檢測、機(jī)械電子控制等技術(shù)，形成了檢測儀器裝備開發(fā)體系。”南昌航空大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院高級工程師劉勛豐介紹，基于“非標(biāo)專用+通用擴(kuò)展”的研發(fā)思路，他們開發(fā)了以復(fù)雜型面航空構(gòu)件液浸超聲特征成像、水浸/噴水仿形超聲頻域全聚焦成像、囊式接觸超聲頻域全聚焦成像為代表的系列化超聲先進(jìn)檢測儀器裝備，切實(shí)解決了企業(yè)各類復(fù)雜型面航空構(gòu)件的高效、高精度自動(dòng)化超聲檢測難題。
“這些技術(shù)都是直面產(chǎn)業(yè)難點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)，在突破產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸上發(fā)揮了關(guān)鍵作用。”劉勛豐說。
3月下旬，因?yàn)橐惶幐膭?dòng)，陳堯和劉勛豐帶領(lǐng)研究生們，前往湖南一家航空企業(yè)調(diào)試由南昌航空大學(xué)自主研發(fā)的一臺專用檢測儀器，并與企業(yè)聯(lián)合編制檢測工藝規(guī)范。通過建立全流程一體化工作服務(wù)機(jī)制，該校將學(xué)科與區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行整體布局，營造良好科創(chuàng)環(huán)境，破解成果轉(zhuǎn)化供需錯(cuò)位的難題。
盧超說，“產(chǎn)學(xué)研融合”的人才培養(yǎng)模式是實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新成果的基石。從重要無損檢測企業(yè)的實(shí)習(xí)現(xiàn)場，到中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)、中國航空工業(yè)集團(tuán)、中國航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司等各單位科研生產(chǎn)一線，都可以見到南昌航空大學(xué)青年人才的身影。在盧超看來，能讓師生真正得到歷練，對國家航空工業(yè)建設(shè)至關(guān)重要。在這種模式的牽引下，實(shí)驗(yàn)室近3年新增經(jīng)濟(jì)效益10.39億元，新增利潤2.06億元。
本文鏈接：創(chuàng)新檢測算法 自動(dòng)識別缺陷 復(fù)雜航空構(gòu)件有了“體檢專家”http://www.sq15.cn/show-2-12004-0.html
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