复合材料机身壁板的超声相控阵检测*

李治应，刘菲菲，杨玉森，刘松平

（中国航空制造技术研究院，北京 100300）

复合材料由于比强度和比模量高、耐疲劳、质量轻、热膨胀系数小等优点，在航空领域得到越来越多的应用。复合材料机身壁板是民用飞机中大尺寸、结构复杂的关键零件之一，对无损检测技术要求很高，通常需采用成熟的工程化高效超声自动扫描成像检测技术[1]。传统超声C–扫描技术成熟，对缺陷尺寸定量表征准确度高，但是存在扫描速度慢、成像效率低的不足。超声相控阵检测技术经过近30年的发展，结合先进的计算机和微电子技术，相控阵探头集成晶元数不断增加，声束控制能力、成像效果和检测效率有了大幅提升，不断应用于复合材料制件的无损检测[2–7]。

影响超声相控阵检测的因素很多，其中超声相控阵探头及与其被检测零件之间的耦合是最为重要的关键因素之一，影响超声相控阵探头的参数有阵元宽度、阵元间距、激发阵元孔径、频率、偏转角度等，这些参数影响超声相控阵声束质量和成像质量[8–12]。复合材料机身壁板同时存在层压结构和板–板胶接结构，国内报道的研究主要集中在复合材料层压结构试样的超声相控阵检测[13–14]，没有针对大型机身壁板和板–板胶接特点的缺陷超声相控阵检测研究。在复合材料机身壁板实际无损检测中，试件材料、结构、检测仪器都已经确定，可调节参数只有激发阵元数、分辨率、增益、步进等。本研究旨在设计超声相控阵检测方法和参数调节方法，实现超声相控阵在复合材料机身壁板无损检测中应用，完成复合材料机身壁板检测对比试块缺陷判别和定量分析，为复合材料机身壁板超声相控阵无损检测提供技术支持，进行缺陷可检性验证。……