红外热波技术检测与识别飞机蜂窝结构材料内部渗漏液压油与贮水

机身的蜂窝结构材料中存在少量凝结水通常是允许的，但当尾舵、机翼等关键部位的蜂窝材料中出现少量的渗漏液压油时，却可能意味着严重的机械故障，当然，蜂窝结构中的大量积水也会危及飞行安全，需要一种既能定量检测蜂窝贮水量，又能识别液压油与少量贮水的实用无损检测方法。本课题拟利用脉冲闪光激励热波无损检测方法，研究蜂窝结构中蒙皮/水、蒙皮/液压油界面与脉冲热源的相互作用差异，通过理论分析界面的热反射模型；设计制作模拟试件；在脉冲激励的前后获取快速变化温场的动态热图序列并对其进行微分运算，以期得到一种定量、可靠的，能识别暗藏在飞机蜂窝结构中的液压油与贮水的无损检测方法。由于红外热波技术的优势和特点，这种方法也将适用于大面积、非接触和在役检测应用。

本课题针对飞机蜂窝结构材料内部渗入液体的识别与定量测量的无损检测需求，利用反射式脉冲激励红外热波检测方法，研究蜂窝结构中蒙皮/水、蒙皮/液压油以及不同液体量界面与脉冲热源的相互作用差异，从理论和算法上寻找答案，展开了一系列的研究工作：.首先，分析瞬时面热源作用下一维热传导理论模型，求解热传导微分方程，得到了无限厚区域（非缺陷处）与有限厚区域（缺陷处）表面温场表达式，建立了利用红外热波技术进行探伤的基本思想；讨论了红外检测中需要考虑的红外辐射相关的定律、特性，分析了实际检测中热像仪工作波段的选取、被检物表面红外发射率等影响因素，从理论上指导实验条件的优化方案。.其次，通过分析第二层介质无限厚的双层介质的一维热传导理论模型，得到被检物表面下不同异物的温场表达式；针对异物识别的问题，提出了对数曲线分离和温差曲线两种方法；设计制作玻璃纤维蒙皮与铝蒙皮蜂窝结构试件，并在不同区域注入水、油，进行液体识别研究。.再次，进一步求解脉冲热源作用下第二层介质有限厚的双层介质的一维热传导微分方程，得到表面温场与第二层介质厚度的关系式。实际蜂窝结构试件的液体量测量，以满水（油）蜂窝对应降温曲线作为参考，对实验数据进行处理，结果表明: 液体量小于某一阈值时可以进行定量测量，当液体量超过阈值时由于热波反射信号太弱而无法进行测量。文中通过讨论飞机蜂窝结构材料的无损检测需求，发现这种有限的测量方法正好可以满足该类材料内部渗入液体定量测量的检测需求。利用ANSYS有限元模拟液体量测量实验，并与理论和实验结果进行比较，验证了定量测量算法。