據(jù)SAE網站2018年3月7日刊文,復合材料膠結結構既可以增加飛機體積還能降低耗油量,是美國空軍一直追求的目標,復材結構在飛機上的應用是非常有潛力的。洛馬臭鼬工廠的X-55運輸機就是一架先進的復材結構飛機。
不過復合材料結構需要一種新型的檢測方法來保證結構強度和安全性。位于Wright-Patterson空軍基地的美國空軍研究實驗室材料和制造部門聯(lián)合波音以及激光技術公司(LSP)一起開發(fā)出了一種激光連接檢測法(LBI),該方法是一種無損檢測方法,可集成到膠結過程控制程序里(使用貝葉斯過程控制方法來降低膠結廢品),保證復合材料的高質量膠結。
主要原理:LBI方法的主要原理是基于應力波的動態(tài)運動以及連接處對高能激光的反饋,激光應力波的范圍在100-300ns.
操作過程:檢測之前操作人員要在膠結表面固定電磁聲音傳感器(EMAT)。當應力波在材料內部傳播時,波會拉伸內表面,所以當膠結處有波通過時,膠結面就會被預先設置的力拉伸(大概是分離一個膠結處所需值的80%),EMAT傳感器將記錄下振動波,并與基準值相比較。
膠結較弱的地方會受損,不過好的膠結處是不會有變化的,即使多次檢測之后也不會。膠結受損的原因有多種,有可能是膠粘劑沒有混合好、表面處理不好或者含有雜質等。
優(yōu)勢: LBI是目前唯一能可靠檢測出復材結構中“接吻式膠結”缺陷的方法。“接吻式膠結”只是兩個表面接觸上,但并沒有膠結牢固,傳統(tǒng)的超聲波檢測難以發(fā)現(xiàn)。
發(fā)展方向:LBI方法將進行不同形狀的復材結構的試驗,以及根據(jù)不同復合材料和膠結類型試驗不同的厚度。激光技術公司曾經成功地檢測了厚達1英寸(2.54cm)的增強纖維復材。激光技術公司還聲稱LBI技術可用于所有類型的金屬、聚合物以及陶瓷復合材料,但是需要試驗證明。
“大家在一起努力合作的成果是非常顯著的,包括美國空軍、波音公司、激光技術公司以及一些航空設備主生產商等,”空軍研究實驗室主管材料和制造的團隊負責人安德烈這樣說,“不過這還遠遠沒有結束,接下來還將在多個有代表性的飛機結構件上驗證,并使用光纖激光器。” LBI技術將與DARPA的“控制連接過程”項目一起,大力推動復材結構在飛機上的應用