文/北国老剑
由于复合材料结合多种材料的特性，具备了重量轻、比强度高、比刚度高、耐疲劳、可设计性等优点，因而在航空领域得到广泛的应用。随着复合材料在航空领域的大量应用，渐渐凸显出新的问题：如何保证复合材料的质量，进而保证飞机的飞行安全。这一新问题，对检测行业提出了更高的要求。
航空复合材料的性能复杂，因此对无损检测技术的需求更高。我们知道，在常规的无损检测中，通过采用非破坏性的手段，利用声、光、电、热、磁和射线等技术探测材料、构件内部的孔隙、夹杂、裂纹、分层等影响其使用的缺陷及其位置。
复合材料在无损检测中，与常规金属材料检测存在一定的差异，因此，在应用常规的无损检测方法（如超声检测、射线检测等）时，就需要结合材料的特殊性，在检测过程中采用不同的方法。
航空复合材料常见的缺陷类型包括：裂纹、断裂、胶接开裂、树脂开裂、分层、空隙、溢胶、脱胶、夹杂物、胶层超厚或超薄、纤维断裂与卷曲、贫胶、厚度偏离、磨损、划伤、树脂堆积、铺层皱折、凹坑、凸起、积瘤等。其中最主要、最常见的缺陷是裂纹、断裂、空隙、分层等缺陷类型。
本文针对航空复合材料常见的几种缺陷，介绍了几种航空复合材料的无损检测技术的应用情况。
1、微波检测
微波作为电磁波的一种，具有比一般无线电波频率高的特点，因此通常也称为“超高频电磁波”。微波具有穿透、反射、吸收三个特性，因此应用在航空复合材料的检测中，表现出穿透能力强、衰减小等特点，尤其对复合材料结构中的空洞、疏松、基本开裂、分层和脱粘等缺陷具有较高的灵敏性。
2、超声检测
超声波检测技术是复合材料检测中非常重要的检测方法，人们根据航空复合材料的特性，利用超声波检测的理论，开发出了自动化检测系统。这一检测手段，通过C扫描（投影图像）和B扫描（横断面图像）两种手段，形成直观的扫描图像。
在利用自动化检测系统对航空复合材料进行检测时，通常会用到接触法、水浸法和喷水法三种耦合方式。
接触法：这一方法是让超声探头与待检测物件直接接触，这一方法在检测曲面零件时优势明显，可以使用机械跟踪器，但是在检测速度上却会受到限制。
在航空复合材料检测中，更多地会应用到喷水法和水浸法。在超声C扫描检测系统中，即使扫描复杂曲面的零件，扫描速度依然可以很快，而且不会降低检测质量。
波音787飞机作为世界上第一款全复合材料的民用大飞机，在对复合材料进行检测中，波音787飞机的供应商之一哈飞，通过采购USL超声C扫描喷水检测系统，为波音787复合材料零件生产提供了保障。
哈飞使用的C扫描喷水检测系统，在对复合材料零部件的无损检测中，表现出如下特点：
（1）检测速度快。
现场扫描一个长2.7m，宽1.4m的曲面零件，US L系统在步进2.0mm 条件下，扫描速度为700mm/s，用时1h15min。
（2）系统自动化程度高。
系统共有17轴，包括10个探头运动轴，5个夹持工装轴及2个水泵驱动轴。
（3）USL独占的PM30超声发射接收板卡。
可同时进行对数放大和线性放大，穿透传输和脉冲回波扫描可同时进行，使仿形和探伤一次完成，而无需进行第2次扫描。
（4）特制的探头连接线及其他抗干扰措施。
USL拥有专利技术的导线及很多其他配置，可有效屏蔽外界信号干扰。
（5）水平双扫查臂。
可进行双曲面（二维方向曲面）扫描检测。假如加装特殊扫查臂，可进行“C型”零件的扫查。
（6）加装除气泡功能。使喷射出的水柱更加均匀，声波传输更稳定。
（7）加装紫外线杀菌系统。能够对循环水进行杀菌净化。
（8）计算机控制水流速。
对水流速度进行实时控制，对于不断变化的水流喷射角度和高度的改变进行补偿。
（9）“教与学”功能。
扫描轨迹可由CATIA数据产生，也可以利用超声波丈量建立的坐标进行“教与学”。
（10）C扫描图像的三维成像。
（11）表面跟踪丈量缺陷的真实尺寸（不是二维投影丈量）。
在国内市场上应用较为广泛的检测设备有北京博润明光科贸有限公司代理的ZW-ART 超声波水浸C扫描自动检测系统（美）、矩阵科技有限公司代理的CIVA-无损检测仿真平台、瑞泰克（中国）有限公司代理的多功能便携式超声波探伤仪、嘉盛科技代理的KJTD高精度水浸超声检测系统（日）等等。
我们知道，在设计零部件时，设计者不会考虑到无损检测的问题，因此经过多种形式的组装（如扩伞焊、摩擦焊、摩擦搅拌焊等方法），零部件就会变得越来越复杂，这对无损检测技术提出了更高的要求。在航空复合材料中，也不乏这样的问题。这时我们就要使用更加丰富的检测手段，通常单一的无损检测方法都有其局限性，为了更准确、更全面地检测产品，保证产品的质量，除了改进常规无损检测仪器外，还应该重视研发由多种方法组成的多功能综合检测系统，从而最大程度地保证复合材料结构的安全使用。